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JP2010210716A - Lens unit, lens assembly member, led head, exposure device, image forming apparatus, reader, and method for manufacturing the lens assembly member - Google Patents

Lens unit, lens assembly member, led head, exposure device, image forming apparatus, reader, and method for manufacturing the lens assembly member Download PDF

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JP2010210716A
JP2010210716A JP2009054284A JP2009054284A JP2010210716A JP 2010210716 A JP2010210716 A JP 2010210716A JP 2009054284 A JP2009054284 A JP 2009054284A JP 2009054284 A JP2009054284 A JP 2009054284A JP 2010210716 A JP2010210716 A JP 2010210716A
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lens
lens assembly
assembly member
distance
optical axis
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JP2009054284A
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Akihiro Yamamura
明宏 山村
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Data Corp
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Abstract

【課題】レンズユニットの解像度を向上させる。
【解決手段】複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列され、それぞれのレンズ素子の光軸が一致するように配設された複数のレンズ集合部材と、前記レンズ素子の各々の光軸が通過する複数の絞りが前記光軸に対して略直交する方向に延在するように配列された遮光部材とを有するレンズユニットにおいて、前記レンズ素子の焦点距離に応じて前記レンズ集合部材が配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
The resolution of a lens unit is improved.
A plurality of lens elements arranged so as to form a row extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis, and arranged so that the optical axes of the respective lens elements coincide with each other. In the lens unit, comprising: an assembly member; and a light-shielding member arranged so that a plurality of apertures through which each optical axis of the lens element passes extend in a direction substantially orthogonal to the optical axis. The lens assembly member is arranged according to the focal length.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、レンズユニット、レンズ集合部材、LEDヘッド、露光装置、画像形成装置、読取装置およびレンズ集合部材の製造方法に関する。   The present invention relates to a lens unit, a lens assembly member, an LED head, an exposure device, an image forming apparatus, a reading device, and a method for manufacturing the lens assembly member.

従来のレンズユニットは、複数のLED(発光ダイオード)を直線状に配列したLEDヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置や複数の受光素子を直線状に配列した受光部に読取り原稿の像を結像させるスキャナやファクシミリ等の読取装置に物体の正立等倍像をライン状に形成することができる光学系として用いられている。   A conventional lens unit reads an image of a read document on an electrophotographic image forming apparatus using an LED head in which a plurality of LEDs (light emitting diodes) are linearly arranged or a light receiving portion in which a plurality of light receiving elements are linearly arranged. It is used as an optical system that can form an erecting equal-magnification image of an object in a line on a reading device such as a scanner or a facsimile.

このレンズユニットは、物体の正立等倍像を形成するように複数のレンズからなるレンズ群を構成し、このレンズ群を略直線状に配列して物体の正立等倍像をライン状に形成する光学系として構成することができ、この複数のレンズをプラスチック射出成型で一体に形成することにより部品点数を少なく構成するようにしているものがある(例えば、特許文献1参照)。   This lens unit forms a lens group composed of a plurality of lenses so as to form an erecting equal-magnification image of an object. An optical system to be formed can be configured, and there is a configuration in which the plurality of lenses are integrally formed by plastic injection molding so as to reduce the number of parts (for example, see Patent Document 1).

特開2008−87185号公報(段落「0033」〜段落「0041」、図1)JP 2008-87185 A (paragraph “0033” to paragraph “0041”, FIG. 1)

しかしながら、上述した従来の技術においては、レンズの曲面の形状がレンズユニットを作成する条件等により、所望の形状から僅かに誤差を有することで、レンズの光学特性が変化し、レンズユニットの解像度が低下する場合がある。このとき、画像形成装置の画像が劣化し、読取装置で取得される画像データが原稿の通りにならないという問題がある。   However, in the above-described conventional technology, the lens curved surface has a slight error from the desired shape due to the conditions for creating the lens unit, etc., so that the optical characteristics of the lens change and the resolution of the lens unit is reduced. May decrease. At this time, there is a problem that the image of the image forming apparatus deteriorates and the image data acquired by the reading apparatus does not follow the original.

本発明は、このような問題を解決することを課題とし、レンズユニットの解像度を向上させることを目的とする。   An object of the present invention is to solve such a problem and to improve the resolution of a lens unit.

そのため、本発明は、複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列され、それぞれのレンズ素子の光軸が一致するように配設された複数のレンズ集合部材と、前記レンズ素子の各々の光軸が通過する複数の絞りが前記光軸に対して略直交する方向に延在するように配列された遮光部材とを有するレンズユニットにおいて、前記レンズ素子の焦点距離に応じて前記レンズ集合部材が配置されていることを特徴とする。   Therefore, in the present invention, a plurality of lens elements are arranged so as to form a row extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis, and the plurality of lens elements are arranged so that the optical axes of the respective lens elements coincide with each other. A lens assembly comprising: a lens assembly member; and a light shielding member arranged such that a plurality of stops through which the optical axes of the lens elements pass extend in a direction substantially perpendicular to the optical axis. The lens assembly member is arranged according to the focal length of the lens element.

このようにした本発明は、レンズユニットの解像度を向上させることができるという効果が得られる。   According to the present invention thus configured, the effect that the resolution of the lens unit can be improved is obtained.

第1の実施例におけるレンズユニットの動作を示す説明図Explanatory drawing which shows operation | movement of the lens unit in 1st Example. 第1の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図1 is a schematic diagram showing the configuration of a printer in a first embodiment. 第1の実施例におけるLEDヘッドの概略側面図Schematic side view of the LED head in the first embodiment 第1の実施例におけるレンズユニットの平面図Plan view of the lens unit in the first embodiment 第1の実施例における遮光部材の平面図The top view of the light-shielding member in a 1st Example 第1の実施例におけるレンズユニットの断面図Sectional drawing of the lens unit in 1st Example 第1の実施例における遮光部材の開口部の平面図The top view of the opening part of the light shielding member in a 1st Example 第1の実施例におけるレンズユニットの動作を示す説明図Explanatory drawing which shows operation | movement of the lens unit in 1st Example. 第1の実施例における焦点距離測定方法の説明図Explanatory drawing of the focal-length measuring method in 1st Example 第1の実施例における画像形成装置の画像評価の説明図Explanatory drawing of image evaluation of the image forming apparatus in the first embodiment 第2の実施例におけるレンズユニットの動作を示す説明図Explanatory drawing which shows operation | movement of the lens unit in 2nd Example. 第3の実施例におけるレンズユニットの分解斜視図Exploded perspective view of a lens unit in the third embodiment 第3の実施例におけるレンズユニットの断面図Sectional drawing of the lens unit in 3rd Example 第4の実施例におけるレンズユニットを作成する型の説明図Explanatory drawing of the type | mold which produces the lens unit in a 4th Example 第4の実施例における型の凹部の断面形状を示すグラフThe graph which shows the cross-sectional shape of the recessed part of the type | mold in 4th Example 第4の実施例における型の凹部の断面形状を示すグラフThe graph which shows the cross-sectional shape of the recessed part of the type | mold in 4th Example 第4の実施例におけるレンズユニットの平面図Plan view of a lens unit in the fourth embodiment 第5の実施例における読取装置の構成を示す概略図Schematic which shows the structure of the reader in 5th Example. 第5の実施例における読取装置の読取ヘッドの構成を示す概略図Schematic which shows the structure of the read head of the reader in 5th Example. 第5の実施例における読取装置の読取ヘッドの動作を示す概略図Schematic which shows operation | movement of the read head of the reader in 5th Example.

以下、図面を参照して本発明によるレンズユニット、レンズ集合部材、LEDヘッド、露光装置、画像形成装置、読取装置およびレンズ集合部材の製造方法の実施例を説明する。   Hereinafter, embodiments of a lens unit, a lens assembly member, an LED head, an exposure apparatus, an image forming apparatus, a reading apparatus, and a lens assembly member manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例の画像形成装置としてのプリンタを図2の第1の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図に基づいて説明する。   A printer as an image forming apparatus according to this embodiment will be described with reference to a schematic diagram illustrating a configuration of the printer according to the first embodiment shown in FIG.

図2において、プリンタ100は、色材としての顔料を含む樹脂からなるトナーにより、画像データをもとに印字媒体上に画像を形成する。   In FIG. 2, a printer 100 forms an image on a print medium based on image data with toner made of a resin containing a pigment as a color material.

プリンタ100には、印字媒体としての用紙101を貯留する給紙カセット60が装着され、用紙101を給紙カセット60から取り出す給紙ローラ61を備え、用紙101を給紙して搬送する搬送ローラ62、63が配置される。   The printer 100 is provided with a paper feed cassette 60 that stores paper 101 as a printing medium, and includes a paper feed roller 61 that takes out the paper 101 from the paper feed cassette 60, and a transport roller 62 that feeds and transports the paper 101. , 63 are arranged.

本発明におけるプリンタ100は、カラー電子写真方式であり、プリンタ100内には画像形成部としてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する静電潜像担持体としての感光体ドラム41、その感光体ドラム41に形成された静電潜像をトナーにより現像し、トナー像を形成する現像器5、その現像器5にトナーを供給するトナーカートリッジ51が用紙101の搬送路に沿って並べて配置されている。   The printer 100 according to the present invention is a color electrophotographic system, and a photosensitive drum 41 as an electrostatic latent image carrier that forms an image of each color of yellow, magenta, cyan, and black as an image forming unit in the printer 100. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 41 is developed with toner, a developing device 5 that forms a toner image, and a toner cartridge 51 that supplies toner to the developing device 5 are arranged along the conveyance path of the paper 101. Has been placed.

また、感光体ドラム41の表面に電荷を供給して帯電させる帯電ローラ42、光学ヘッドとしてのLEDヘッド3が、感光体ドラム41の表面に対向するように配置され、LEDヘッド3は帯電ローラ42で帯電された感光体ドラム41の表面に画像データをもとに選択的に光を照射して静電画像を形成する。   Further, a charging roller 42 for supplying electric charges to the surface of the photosensitive drum 41 and an LED head 3 as an optical head are disposed so as to face the surface of the photosensitive drum 41, and the LED head 3 is charged by the charging roller 42. An electrostatic image is formed by selectively irradiating light on the surface of the photosensitive drum 41 charged in step S4 based on image data.

さらに、感光体ドラム41上に形成され、トナーにより静電潜像を可視化した像であるトナー像を用紙101上に転写する転写ローラ80が、転写部で用紙101を搬送する転写ベルト81を挟むように感光体ドラム41に対向して配置され、また用紙101が転写部を通過した後の感光体ドラム41の表面に残留したトナーを除去するクリーニングブレード43が感光体ドラム41の表面に接触して配置されている。   Further, a transfer roller 80 formed on the photosensitive drum 41 and transferring a toner image, which is an image obtained by visualizing an electrostatic latent image with toner, onto the paper 101 sandwiches a transfer belt 81 that conveys the paper 101 at the transfer portion. The cleaning blade 43 is disposed so as to face the photosensitive drum 41 and removes the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 41 after the sheet 101 passes through the transfer portion. Are arranged.

転写部の下流には用紙101上に形成されたトナー像を熱および圧力で定着させる定着器9が配置され、その定着器9を通過した用紙101を搬送する搬送ローラ64、その搬送ローラ64により搬送され、画像が形成された用紙101を貯留する排出部7へ排出する排出ローラ65が配置される。   A fixing device 9 for fixing the toner image formed on the paper 101 with heat and pressure is disposed downstream of the transfer unit, and the conveying roller 64 that conveys the paper 101 that has passed through the fixing device 9 and the conveying roller 64. A discharge roller 65 that discharges the sheet 101 on which the conveyed paper 101 on which the image is formed is stored is disposed.

また、帯電ローラ42および転写ローラ80には図示しない電源により所定の電圧が印加される。そして、転写ベルト81、感光体ドラム41および各ローラはそれぞれ図示しないモータと図示しない駆動を伝達するギアにより回転駆動される。さらに、現像器5、LEDヘッド3、定着器9、および図示しない各モータには、それぞれ電源および制御装置が接続されている。   A predetermined voltage is applied to the charging roller 42 and the transfer roller 80 by a power source (not shown). The transfer belt 81, the photosensitive drum 41, and each roller are rotationally driven by a motor (not shown) and a gear that transmits driving (not shown). Furthermore, a power source and a control device are connected to the developing device 5, the LED head 3, the fixing device 9, and each motor (not shown).

プリンタ100は、外部装置から印刷データを受信する外部インターフェースを有し、その外部インターフェースで受信した印刷データをもとに印字媒体上に画像を形成する。   The printer 100 has an external interface that receives print data from an external device, and forms an image on a print medium based on the print data received by the external interface.

このように構成されたプリンタ100は、制御プログラムをメモリ等の記憶部に記憶し、その制御プログラムに基づいて全体を制御する制御手段および演算手段としての制御部を備えている。   The printer 100 configured as described above includes a control unit that stores a control program in a storage unit such as a memory and controls the whole based on the control program, and a control unit as a calculation unit.

次に、露光装置としてのLEDヘッド3の構成を図3の第1の実施例におけるLEDヘッドの概略断面図に基づいて説明する。   Next, the configuration of the LED head 3 as an exposure apparatus will be described based on the schematic cross-sectional view of the LED head in the first embodiment of FIG.

LEDヘッド3には、レンズユニット1が配置され、そのレンズユニット1はホルダ34によりLEDヘッド3に固定されている。また、発光部としての複数のLED素子30は配線基板33上に略直線に配置されている。   A lens unit 1 is disposed in the LED head 3, and the lens unit 1 is fixed to the LED head 3 by a holder 34. In addition, the plurality of LED elements 30 as light emitting units are arranged on the wiring board 33 in a substantially straight line.

レンズユニット1のマイクロレンズ12の光軸は図における上下方向となるように配置され、またLED素子30およびドライバIC31は配線基板33上に配置されている。LED素子30とドライバIC31はワイヤ32により結線され、発光部としてのLED素子30はドライバIC31により制御されて発光する。また、LED素子30は1列の直線に配列され、間隔PDmm(ミリメートル)で配置されている。   The optical axis of the microlens 12 of the lens unit 1 is arranged so as to be in the vertical direction in the drawing, and the LED element 30 and the driver IC 31 are arranged on the wiring board 33. The LED element 30 and the driver IC 31 are connected by a wire 32, and the LED element 30 as a light emitting unit is controlled by the driver IC 31 to emit light. In addition, the LED elements 30 are arranged in a line of a straight line and are arranged at intervals of PDmm (millimeters).

このレンズユニット1により、感光体ドラム41にLED素子30の像が結像し、感光体ドラム41の回転に合わせてLED素子30を発光させることにより感光体ドラム41上に静電潜像が形成される。   With this lens unit 1, an image of the LED element 30 is formed on the photosensitive drum 41, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 41 by causing the LED element 30 to emit light in accordance with the rotation of the photosensitive drum 41. Is done.

本実施例においては、LEDヘッド3は600dpi(dots per inch)の解像度であり、LED素子30が1インチ当たり(1インチは約25.4mm)600個配置されている。すなわち、LED素子30が間隔PDを0.0423mmとして配列されている。   In this embodiment, the LED head 3 has a resolution of 600 dpi (dots per inch), and 600 LED elements 30 are arranged per inch (1 inch is about 25.4 mm). That is, the LED elements 30 are arranged with a spacing PD of 0.0423 mm.

次に、レンズユニット1を図4の第1の実施例におけるレンズアレイの平面図、図5の第1の実施例における遮光部材の平面図、図6の第1の実施例におけるレンズユニットの断面図、および図7の第1の実施例における遮光部材の開口部の平面図に基づいて説明する。なお、図6は図4における直線AAによる断面図である。   Next, the lens unit 1 is a plan view of the lens array in the first embodiment of FIG. 4, the plan view of the light shielding member in the first embodiment of FIG. 5, and the cross section of the lens unit in the first embodiment of FIG. A description will be given based on the plan view of the opening portion of the light shielding member in the first embodiment of FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

図4および図6において、レンズユニット1は、レンズ素子としてのマイクロレンズ12を配列したレンズ集合体としてのレンズアレイ11および遮光部材13とからなり、光軸が一致するように配置された2枚のマイクロレンズ12からなるレンズ群を光軸に対して直交する方向に2列に配置した構成となっている。   4 and 6, the lens unit 1 includes a lens array 11 as a lens assembly in which microlenses 12 as lens elements are arranged, and a light shielding member 13, and is arranged so that the optical axes thereof coincide with each other. The lens group composed of the microlenses 12 is arranged in two rows in a direction orthogonal to the optical axis.

レンズアレイ11には複数のマイクロレンズ12が平行する2列の略直線に交互に配置され、各列で並ぶそれぞれのマイクロレンズ12の間隔はPY、二つの平行する列、すなわちマイクロレンズ12の配列方向と直交する方向の間隔はPXである。   In the lens array 11, a plurality of microlenses 12 are alternately arranged in two substantially parallel lines, and the interval between the microlenses 12 arranged in each row is PY, two parallel rows, that is, the arrangement of the microlenses 12. The interval in the direction orthogonal to the direction is PX.

それぞれのマイクロレンズ12の半径はRLであり、隣接するマイクロレンズ12の中心間を距離PNとして隣接するマイクロレンズ12にオーバーラップするように配置され、すなわち距離PN<(2×半径RL)となっており、隣接するマイクロレンズ12と接する部分はレンズ形状が切り欠き形状となって連結さている。なお、レンズアレイ11は、発光部の光線を透過する素材により形成されている。   The radius of each microlens 12 is RL, and is arranged so as to overlap the adjacent microlens 12 with a distance PN between the centers of adjacent microlenses 12, that is, the distance PN <(2 × radius RL). In addition, the portions in contact with the adjacent microlenses 12 are connected so that the lens shape is a notch shape. The lens array 11 is formed of a material that transmits the light rays of the light emitting unit.

図5において、遮光部材13は発光部としてのLED素子30の光線を遮光する黒色樹脂等の素材により形成され、その遮光部材13には絞りとしての開口部13aがレンズアレイ11のマイクロレンズ12の配置に対応するように貫通孔として形成されている。開口部13aの配列間隔(中心の間隔)は、マイクロレンズ12の配列間隔に一致し、各列で並ぶ間隔PYで形成され、さらにマイクロレンズ12の配列方向と直交する方向に間隔PXで2列に形成される。また、隣接するマイクロレンズ12に対応して開口部13aの中心間を距離PNとして形成される。   In FIG. 5, the light shielding member 13 is formed of a material such as black resin that shields the light of the LED element 30 as the light emitting portion, and the light shielding member 13 has an opening 13 a as a diaphragm of the microlens 12 of the lens array 11. It is formed as a through hole so as to correspond to the arrangement. The arrangement interval (center interval) of the openings 13a is the same as the arrangement interval of the microlenses 12, is formed by the interval PY arranged in each row, and is further arranged in two rows at intervals PX in the direction orthogonal to the arrangement direction of the microlenses 12. Formed. In addition, the distance between the centers of the openings 13a corresponding to the adjacent microlenses 12 is formed as a distance PN.

この開口部13aの円柱形部分の軸がそれぞれのマイクロレンズ12の光軸と一致するように配置され、開口部13aの弧の半径RAはマイクロレンズ12の半径RLより小さくなるように形成されている。   The axis of the cylindrical portion of the opening 13a is disposed so as to coincide with the optical axis of each microlens 12, and the arc radius RA of the opening 13a is formed to be smaller than the radius RL of the microlens 12. Yes.

また、開口部13aは、マイクロレンズ12の配列方向と直交する方向に間隔TBが保持されるように形成されている。   The opening 13a is formed so that the interval TB is maintained in a direction orthogonal to the arrangement direction of the microlenses 12.

図7において、開口部13aは半径RAの円、その半径RAの円の中心から(間隔PX―間隔TB)/2の位置における開口部13aの配列方向と平行する直線からなる形状である。この開口部13aの半径RAの円の中心は、マイクロレンズ12の光軸と一致するように配置されている。   In FIG. 7, the opening 13a has a shape of a circle having a radius RA and a straight line parallel to the arrangement direction of the openings 13a at a position of (interval PX−interval TB) / 2 from the center of the circle having the radius RA. The center of the circle having the radius RA of the opening 13 a is arranged so as to coincide with the optical axis of the microlens 12.

次にレンズユニット1の詳細を図8の第1の実施例におけるレンズユニットの動作を示す説明図に基づいて説明する。図8はレンズアレイ11を含むレンズユニット1および物体面OPならびに結像面IPの断面図であり、マイクロレンズ12の配列方向に水平で光軸を含む平面による断面図である。なお、図における左右方向がマイクロレンズ12の配列方向と平行な方向である。   Next, details of the lens unit 1 will be described based on an explanatory view showing an operation of the lens unit in the first embodiment of FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the lens unit 1 including the lens array 11, the object plane OP, and the imaging plane IP. In addition, the left-right direction in the figure is a direction parallel to the arrangement direction of the microlenses 12.

図8において、レンズユニット1の物体面OPから距離LOの位置に第1のマイクロレンズ121が配置され、また第2のマイクロレンズ122が第1のマイクロレンズ121と光軸が一致するように対向し、距離LSを隔てて配置される。レンズユニット1の結像面IPは第2のマイクロレンズ122から光軸方向に距離LIを隔てた位置である。   In FIG. 8, the first microlens 121 is arranged at a distance LO from the object plane OP of the lens unit 1, and the second microlens 122 faces the first microlens 121 so that the optical axis coincides with the first microlens 121. And spaced apart by a distance LS. The imaging plane IP of the lens unit 1 is a position separated from the second microlens 122 by a distance LI in the optical axis direction.

第1のマイクロレンズ121は、厚みがLT1、焦点距離がF1であり、光軸方向に距離LO1の位置にある物体30aの像を中間像30bとして、光軸方向に距離LI1離れた中間像面IMPに形成する。   The first microlens 121 has an thickness of LT1, a focal length of F1, and an intermediate image plane separated by a distance LI1 in the optical axis direction with an image of the object 30a located at the distance LO1 in the optical axis direction as an intermediate image 30b. Form into IMP.

第2のマイクロレンズ122は、厚みがLT2、焦点距離がF2であり、距離LO2の位置にある中間像面IMP上の中間像30bの結像30cを、光軸方向に距離LI2隔てた位置に形成する。   The second microlens 122 has a thickness LT2, a focal length F2, and the image 30c of the intermediate image 30b on the intermediate image plane IMP at the position of the distance LO2 at a position separated by a distance LI2 in the optical axis direction. Form.

レンズユニット1の物体面OPから第1のマイクロレンズ121までの距離LOは距離LO1と等しく設定され、第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122の間隔LSは、(距離LI1+距離LO2)に設定され、第2のマイクロレンズ122からレンズユニット1の結像面IPまでの距離LIは距離LI2と等しく設定される。   The distance LO from the object plane OP of the lens unit 1 to the first microlens 121 is set equal to the distance LO1, and the distance LS between the first microlens 121 and the second microlens 122 is (distance LI1 + distance LO2). The distance LI from the second microlens 122 to the image plane IP of the lens unit 1 is set equal to the distance LI2.

また、第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122を同じ構成のレンズとすることができる。このとき、第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122は、ともに厚さがLT1であり、レンズユニット1の物体面から第1のマイクロレンズ121までの距離LOは距離LO1と等しく設定される。   Further, the first microlens 121 and the second microlens 122 can be lenses having the same configuration. At this time, the thickness of both the first microlens 121 and the second microlens 122 is LT1, and the distance LO from the object plane of the lens unit 1 to the first microlens 121 is set equal to the distance LO1. The

さらに、第1のマイクロレンズ121の物体面側の曲面と同じ形状の面が第2のマイクロレンズ122の結像面側の曲面となるように対向して配置され、第2のマイクロレンズ122から中間像面IMPまでの距離LO2はLI1と等しく設定される。   Further, the first microlens 121 is disposed so as to face a surface having the same shape as the curved surface on the object plane side of the first microlens 121 so as to be a curved surface on the imaging plane side of the second microlens 122. The distance LO2 to the intermediate image plane IMP is set equal to LI1.

第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122の間隔LSは、(2×距離LI1)に設定され、第2のマイクロレンズ122からレンズユニット1の結像面までの距離LIは距離LO1と等しく設定され、距離LI=距離LOである。   The distance LS between the first microlens 121 and the second microlens 122 is set to (2 × distance LI1), and the distance LI from the second microlens 122 to the imaging plane of the lens unit 1 is the distance LO1. Equally set, distance LI = distance LO.

このようにレンズユニット1は、遮光部材13を挟んで2個のレンズアレイ11は表裏が逆となるように対向して結像面に結像できる間隔で保持されている。遮光部材13を挟んで2個のマイクロレンズ12が光軸を一致させて共役の位置に配置され、正立等倍像を結像する光学系が形成される。このように光軸が一致する2個のマイクロレンズ12からなる光学系は、感光体ドラム41の表面にLED素子30の正立等倍像を結像することができる。   Thus, in the lens unit 1, the two lens arrays 11 are held so as to face each other with the light shielding member 13 interposed therebetween, and are opposed to each other so as to form an image on the imaging surface. Two microlenses 12 are arranged at conjugate positions with the optical axes coincident with the light shielding member 13 interposed therebetween, and an optical system for forming an erecting equal-magnification image is formed. Thus, the optical system including the two microlenses 12 having the same optical axis can form an erecting equal-magnification image of the LED element 30 on the surface of the photosensitive drum 41.

本実施例では、レンズアレイ11はシクロオレフィン系樹脂である光学樹脂(日本ゼオン社製、商品名;ZEONEX(ゼオネックス)(登録商標)E48R)を使用し、射出成型により複数のマイクロレンズ12を一体に成型した。また、遮光部材13は、ポリカーボネートを用いて射出成型により作成した。   In this embodiment, the lens array 11 uses an optical resin (trade name: ZEONEX (registered trademark) E48R, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), which is a cycloolefin resin, and a plurality of microlenses 12 are integrated by injection molding. Molded into. The light shielding member 13 was made by injection molding using polycarbonate.

上記成型手段で成型したレンズアレイ11においては、マイクロレンズ12毎の形状の誤差は小さいため、各マイクロレンズ12の焦点距離等の光学特性は略均一となる。   In the lens array 11 molded by the molding means, since the shape error for each microlens 12 is small, the optical characteristics such as the focal length of each microlens 12 are substantially uniform.

なお、マイクロレンズ12の各曲面は数式1で表される回転対称高次非球面で構成することにより、高い解像度を得ることができる。関数Z(r)はマイクロレンズ12の光軸に平行な方向を軸とし、半径方向の座標をrとした回転座標系を示し、マイクロレンズ12の各曲面の頂点を原点とし、レンズユニット1の物体面から結像面へ向かう方向を正の数で表す。このとき、半径rは、x座標、y座標の値を用いて、(x+y)の平方根で表される。kはコーニック定数、Cは曲率半径、Aは非球面係数、mとnは正の整数である。 It should be noted that each curved surface of the microlens 12 is configured by a rotationally symmetric high-order aspheric surface expressed by Equation 1, so that high resolution can be obtained. The function Z (r) represents a rotational coordinate system in which the direction parallel to the optical axis of the microlens 12 is an axis, the coordinate in the radial direction is r, the vertex of each curved surface of the microlens 12 is the origin, and the lens unit 1 The direction from the object plane to the imaging plane is represented by a positive number. At this time, the radius r is represented by the square root of (x 2 + y 2 ) using the values of the x coordinate and the y coordinate. k is a conic constant, C is a radius of curvature, A is an aspherical coefficient, and m and n are positive integers.

Figure 2010210716

上述した構成の作用について説明する。
Figure 2010210716

The operation of the above configuration will be described.

まず、プリンタ100の動作を図2に基づいて説明する。   First, the operation of the printer 100 will be described with reference to FIG.

プリンタ100の感光体ドラム41表面は、図示しない電源装置により電圧が印加された帯電ローラ42により帯電される。続いて、感光体ドラム41が回転することによって帯電された感光体ドラム41表面がLEDヘッド3の付近に到達するとLEDヘッド3によって露光され、感光体ドラム41表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器5により現像され、感光体ドラム41の表面にトナー像が形成される。   The surface of the photosensitive drum 41 of the printer 100 is charged by a charging roller 42 to which a voltage is applied by a power supply device (not shown). Subsequently, when the surface of the photosensitive drum 41 charged by the rotation of the photosensitive drum 41 reaches the vicinity of the LED head 3, the surface is exposed by the LED head 3, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 41. . This electrostatic latent image is developed by the developing device 5, and a toner image is formed on the surface of the photosensitive drum 41.

一方、給紙カセット60にセットされた用紙101が給紙ローラ61によって給紙カセット60から取り出され、搬送ローラ62、63により、転写ローラ80および転写ベルト81の付近に搬送される。   On the other hand, the paper 101 set in the paper feed cassette 60 is taken out from the paper feed cassette 60 by the paper feed roller 61 and is transported to the vicinity of the transfer roller 80 and the transfer belt 81 by the transport rollers 62 and 63.

感光体ドラム41が回転することにより、現像によって得られた感光体ドラム41表面上のトナー像が転写ローラ80および転写ベルト81の付近に到達すると図示しない電源装置により電圧が印加されている転写ローラ80および転写ベルト81によって、感光体ドラム41表面上のトナー像は用紙101上に転写される。   When the photosensitive drum 41 rotates and the toner image on the surface of the photosensitive drum 41 obtained by development reaches the vicinity of the transfer roller 80 and the transfer belt 81, a transfer roller to which a voltage is applied by a power supply device (not shown). The toner image on the surface of the photoconductive drum 41 is transferred onto the paper 101 by 80 and the transfer belt 81.

続いて、表面にトナー像が形成された用紙101は、転写ベルト81の回転により定着器9へ搬送され、用紙101上のトナー像はその定着器9により加圧されながら加熱されることにより溶解し、用紙101上に固定される。トナー像が固定された用紙101は、搬送ローラ64および排出ローラ65により排出部7に排出されてプリンタ100の動作が終了する。   Subsequently, the paper 101 on which the toner image is formed is conveyed to the fixing device 9 by the rotation of the transfer belt 81, and the toner image on the paper 101 is heated while being pressed by the fixing device 9 to be melted. And fixed on the sheet 101. The sheet 101 on which the toner image is fixed is discharged to the discharge unit 7 by the transport roller 64 and the discharge roller 65, and the operation of the printer 100 is completed.

次に、露光装置としてのLEDヘッド3の動作を図4に基づいて説明する。   Next, the operation of the LED head 3 as an exposure apparatus will be described with reference to FIG.

画像データをもとにプリンタ100の制御部によりLEDヘッド3の制御信号が発信されるとドライバIC31はその制御信号に基づき任意の光量でLED素子30を発光させる。そのLED素子30からの光線はレンズユニット1に入射し、感光体ドラム41上に結像が形成される。   When a control signal for the LED head 3 is transmitted from the control unit of the printer 100 based on the image data, the driver IC 31 causes the LED element 30 to emit light with an arbitrary light amount based on the control signal. The light beam from the LED element 30 enters the lens unit 1, and an image is formed on the photosensitive drum 41.

次に、レンズユニット1の動作を図8に基づいて説明する。   Next, the operation of the lens unit 1 will be described with reference to FIG.

物体30aとしてのLED素子30の光線は第1のマイクロレンズ121に入射し、その第1のマイクロレンズ121によって光軸方向に距離LI1隔てた位置にある中間像面IMP上に中間像30bが形成される。さらに、第2のマイクロレンズ122によってその中間像30bの像である結像30cが結像面IP上に形成されることにより、物体30aの結像30cが結像面IP上に形成される。   The light rays of the LED element 30 as the object 30a enter the first microlens 121, and the first microlens 121 forms an intermediate image 30b on the intermediate image plane IMP located at a distance LI1 in the optical axis direction. Is done. Further, an image 30c that is an image of the intermediate image 30b is formed on the image plane IP by the second microlens 122, whereby an image 30c of the object 30a is formed on the image plane IP.

第1のマイクロレンズ121によって形成される中間像30bは物体30aの倒立縮小像であり、結像30cはその中間像30bの第2のマイクロレンズ122による倒立拡大像である。   The intermediate image 30b formed by the first microlens 121 is an inverted reduced image of the object 30a, and the imaging 30c is an inverted enlarged image of the intermediate image 30b by the second microlens 122.

また、第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122との間では物体面上の各点からの光線の主光線が平行である、いわゆるテレセントリックになっている。   In addition, between the first microlens 121 and the second microlens 122, so-called telecentricity in which principal rays of light rays from each point on the object plane are parallel to each other.

ここで、物体30aの大きさをSA、中間像30bの大きさをSB、結像30cの大きさをSCとすると、第1のマイクロレンズ121の倍率M1および第2のマイクロレンズ122の倍率M2は、それぞれM1=SB/SA、M2=SC/SBと表される。   Here, assuming that the size of the object 30a is SA, the size of the intermediate image 30b is SB, and the size of the imaging 30c is SC, the magnification M1 of the first microlens 121 and the magnification M2 of the second microlens 122 Are expressed as M1 = SB / SA and M2 = SC / SB, respectively.

レンズユニット1は、正立等倍像を形成するのでレンズユニット1の倍率MA=SC/SA(MA=M1×M2)は“1”でなければならず、倍率M1×M2=1でなければならない。すなわち、マイクロレンズ122の倍率M2は、第1のマイクロレンズ121の倍率M1の逆数と等しくなければならない。   Since the lens unit 1 forms an erecting equal-magnification image, the magnification MA = SC / SA (MA = M1 × M2) of the lens unit 1 must be “1”, and unless the magnification M1 × M2 = 1. Don't be. That is, the magnification M2 of the micro lens 122 must be equal to the reciprocal of the magnification M1 of the first micro lens 121.

なお、物体30aからの光線のうち、結像に寄与しない光線は遮光部材13により遮断される。   Of the light rays from the object 30a, the light rays that do not contribute to image formation are blocked by the light shielding member 13.

一方、第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122を同じ構成のレンズとした場合もレンズユニット1は物体30aの正立等倍像を形成する。   On the other hand, when the first microlens 121 and the second microlens 122 are lenses having the same configuration, the lens unit 1 forms an erecting equal-magnification image of the object 30a.

物体30aとしてのLED素子30の光線は第1のマイクロレンズ121に入射し、その第1のマイクロレンズ121によって光軸方向に距離(LS/2)隔てた位置にある中間像面IMP上に中間像30bが形成される。さらに、第2のマイクロレンズ122によってその中間像30bの像である結像30cが結像面IP上に形成される。このとき、結像30cは物体30aの正立等倍像になっている。   The light beam of the LED element 30 as the object 30a is incident on the first micro lens 121, and is intermediate on the intermediate image plane IMP at a position separated by a distance (LS / 2) in the optical axis direction by the first micro lens 121. An image 30b is formed. Further, the second micro lens 122 forms an image 30c, which is an image of the intermediate image 30b, on the image plane IP. At this time, the image 30c is an erecting equal-magnification image of the object 30a.

また、第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122との間ではテレセントリックになっている。   Further, the first microlens 121 and the second microlens 122 are telecentric.

次に、マイクロレンズ12の光学特性について、図1の第1の実施例におけるレンズアレイの断面図に基づいて説明する。図1はレンズアレイ11を第1のマイクロレンズ121の配列方向に水平で光軸を含む平面で切断した断面図である。図1における左右方向がマイクロレンズ12の配列方向と平行な方向である。   Next, the optical characteristics of the microlens 12 will be described based on the cross-sectional view of the lens array in the first embodiment of FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of the lens array 11 taken along a plane that is horizontal to the arrangement direction of the first microlenses 121 and includes the optical axis. The horizontal direction in FIG. 1 is a direction parallel to the arrangement direction of the microlenses 12.

図1において、物体30aと第1のマイクロレンズ121および第2のマイクロレンズ122の光軸AXIとの距離をOR、中間像30bと光軸AXIとの距離をIMR、結像30cと光軸AXIとの距離をIRとし、それぞれの間の光線はRAY1で示されている。   In FIG. 1, the distance between the object 30a and the optical axis AXI of the first microlens 121 and the second microlens 122 is OR, the distance between the intermediate image 30b and the optical axis AXI is IMR, and the imaging 30c and the optical axis AXI. The distance between and IR is denoted by RAY1.

さらに、第1のマイクロレンズ121の焦点距離はF1、第1のマイクロレンズ121の前側(図1における上側)の焦点面がFP11、第1のマイクロレンズ121の第1主平面H11から物体面OPまでの距離はSO1である。また、第2のマイクロレンズ122の焦点距離はF2、第2のマイクロレンズ122の後側(図1における下側)の焦点面がFP22、第2のマイクロレンズ122の第2主平面H22から結像面IPまでの距離はSI2である。   Further, the focal length of the first microlens 121 is F1, the focal plane on the front side (upper side in FIG. 1) of the first microlens 121 is FP11, and the object plane OP is from the first main plane H11 of the first microlens 121. The distance to is SO1. The focal length of the second microlens 122 is F2, the rear focal plane of the second microlens 122 (the lower side in FIG. 1) is FP22, and the second main surface H22 of the second microlens 122 is connected. The distance to the image plane IP is SI2.

ここで、距離SO1と距離LOの差は、第1のマイクロレンズ121の物体面側の曲面の曲率半径に反比例し、距離SI2と距離LIの差は、第2のマイクロレンズ122の結像面側の曲面の曲率半径に反比例する。本実施例のレンズユニット1においては、マイクロレンズ12の各曲面の曲率半径はともに大きく、距離SO1と距離LOの差および距離SI2と距離LIの差はともに無視できて、距離SO≒距離LOかつ距離SI≒距離LIである。   Here, the difference between the distance SO1 and the distance LO is inversely proportional to the radius of curvature of the curved surface on the object plane side of the first microlens 121, and the difference between the distance SI2 and the distance LI is the imaging plane of the second microlens 122. It is inversely proportional to the radius of curvature of the curved surface. In the lens unit 1 of this embodiment, the curvature radii of the curved surfaces of the microlens 12 are both large, the difference between the distance SO1 and the distance LO and the difference between the distance SI2 and the distance LI can be ignored, and the distance SO≈distance LO and Distance SI≈distance LI.

さらに、第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122との間はテレセントリックとなっており、物体面上の各点からの光線の主光線が光軸と平行であることから、中間像30bが形成される位置IMRの値と、物体30aの位置ORとの関係は、図1に示した光軸AXIと光線RAY1と物体面OPと第1のマイクロレンズ121の第1主平面H11の作る図形の相似関係から、数式2で示される。   Furthermore, since the first microlens 121 and the second microlens 122 are telecentric, and the principal ray of the ray from each point on the object plane is parallel to the optical axis, the intermediate image 30b. The relationship between the value of the position IMR at which is formed and the position OR of the object 30a is made by the optical axis AXI, the ray RAY1, the object plane OP, and the first main plane H11 of the first microlens 121 shown in FIG. From the similarity of figures, it is expressed by Equation 2.

Figure 2010210716

一方、中間像30bが形成される位置IMRの値と、結像30cの位置IRとの関係は、図1に示した光軸AXIと光線RAY1と結像面IPと第2のマイクロレンズ122の第2主平面H22の作る図形の相似関係から、数式3で示される。
Figure 2010210716

On the other hand, the relationship between the value of the position IMR where the intermediate image 30b is formed and the position IR of the imaging 30c is such that the optical axis AXI, the ray RAY1, the imaging plane IP, and the second microlens 122 shown in FIG. From the similarity relation of the figure created by the second main plane H22, it is expressed by Equation 3.

Figure 2010210716

次に、露光装置としてのLEDヘッド3が十分な解像度を持つ条件について説明する。
Figure 2010210716

Next, conditions for the LED head 3 as the exposure apparatus to have a sufficient resolution will be described.

本来、レンズユニット1は正立等倍像を形成する光学系であるから、結像30cと光軸AXIとの距離IRは、物体30aと光軸AXIとの距離ORと等しくなければならない。しかし、本実施例の露光装置はLED素子30が間隔PDで配列されており、距離IRと距離ORの差が、LED素子30の間隔PDの半分未満であるとき、隣接する別のマイクロレンズ12による同じLED素子30の結像30cが重なり合い、十分な解像度が得られる。すなわち、LEDヘッド3が十分な解像度を持つ条件は、数式4で表される。   Originally, since the lens unit 1 is an optical system that forms an erecting equal-magnification image, the distance IR between the imaging 30c and the optical axis AXI must be equal to the distance OR between the object 30a and the optical axis AXI. However, in the exposure apparatus of the present embodiment, when the LED elements 30 are arranged at the interval PD, and the difference between the distance IR and the distance OR is less than half of the interval PD of the LED elements 30, another adjacent microlens 12 is used. The image formations 30c of the same LED elements 30 are overlapped, and sufficient resolution is obtained. That is, the condition that the LED head 3 has a sufficient resolution is expressed by Equation 4.

Figure 2010210716

数式2および数式3を数式4に代入すると数式5が得られる。
Figure 2010210716

Substituting Equations 2 and 3 into Equation 4 yields Equation 5.

Figure 2010210716

ここで、開口部13aの開口半径がRAであることから、常に距離IMR<開口半径RAであるから、数式5より数式6が成り立つ。
Figure 2010210716

Here, since the opening radius of the opening 13a is RA, the distance IMR <the opening radius RA is always satisfied, and therefore, Expression 6 is established from Expression 5.

Figure 2010210716

さらに、距離SO1≒距離LOおよび距離SI2≒距離LIであることから、数式7が成り立つ。
Figure 2010210716

Further, since the distance SO1≈the distance LO and the distance SI2≈the distance LI, Expression 7 is established.

Figure 2010210716

つまり、発光部と発光部側のレンズ集合体の焦点距離F1であるレンズとの距離LO、結像面と結像面側のレンズ集合体の焦点距離F2であるレンズとの距離LI、発光部の配列間隔PDとすると、数式7を満たす範囲であれば、露光装置は十分な解像度を持つ。作成された各レンズ集合部材のレンズの焦点距離に合わせ、各レンズ集合部材を配置する位置を調整し、数式7を満たすようにすることにより、十分な解像度を得ることができる。
Figure 2010210716

That is, the distance LO between the light emitting unit and the lens that is the focal length F1 of the lens assembly on the light emitting unit side, the distance LI between the imaging surface and the lens that is the focal length F2 of the lens assembly on the imaging surface side, and the light emitting unit If the arrangement interval PD is within the range satisfying Expression 7, the exposure apparatus has sufficient resolution. A sufficient resolution can be obtained by adjusting the position where each lens assembly member is arranged in accordance with the focal length of the lens of each lens assembly member that has been created so that Expression 7 is satisfied.

なお、焦点距離F1および焦点距離F2が所望の値から変化する原因としては、レンズの曲面形状の設計値からの誤差やレンズの厚さLT1およびLT2の設計値からの誤差等が考えられる。   Note that the focal length F1 and the focal length F2 may change from desired values because of an error from the design value of the curved surface shape of the lens, an error from the design values of the lens thicknesses LT1 and LT2, and the like.

次に、マイクロレンズ12の焦点距離の測定方法について、図9の第1の実施例における焦点距離測定方法の説明図に基づいて説明する。なお、図9はノーダル・スライド法を用いた焦点距離測定器の概略平面図である。   Next, a method for measuring the focal length of the microlens 12 will be described based on the explanatory diagram of the focal length measuring method in the first embodiment of FIG. FIG. 9 is a schematic plan view of a focal length measuring device using the nodal slide method.

図9において、焦点測定器300は、回転台301、顕微鏡302および光源303から構成される。   In FIG. 9, the focus measuring device 300 includes a turntable 301, a microscope 302, and a light source 303.

回転台301は、微小な角度で回転可能であり、その回転中心301aの位置は、顕微鏡302の光軸上に配置される。また、回転台301は、披検レンズを顕微鏡302の光軸方向へ移動することができるようになっている。   The turntable 301 can rotate at a minute angle, and the position of the rotation center 301 a is arranged on the optical axis of the microscope 302. The turntable 301 can move the test lens in the optical axis direction of the microscope 302.

光源303は、回転台301を挟んで顕微鏡302の光軸上に対向して配置され、回転台301に対して平行光線を照射する。   The light source 303 is disposed opposite to the optical axis of the microscope 302 with the turntable 301 interposed therebetween, and irradiates parallel light to the turntable 301.

マイクロレンズ12の焦点距離の測定においては、まず、顕微鏡302の物体面を回転台301の回転中心位置301aに合わせておく。次に、測定するマイクロレンズ12を、光軸が顕微鏡302の光軸に一致するように回転台301上に配置する。   In measuring the focal length of the microlens 12, first, the object plane of the microscope 302 is aligned with the rotation center position 301 a of the turntable 301. Next, the microlens 12 to be measured is arranged on the turntable 301 so that the optical axis coincides with the optical axis of the microscope 302.

顕微鏡302の物体面が光源303から遠ざかるように移動させると光源303の光線がマイクロレンズ12によって集光され、顕微鏡302の物体面にスポットを形成する。顕微鏡302の物体面上のマイクロレンズ12によって形成されるスポットが最小であり、かつ回転台301を微小に回転させてもスポット径が変化しない位置を探しながら、顕微鏡302の物体面とマイクロレンズ12とを各々の光軸方向へ移動させる。   When the object plane of the microscope 302 is moved away from the light source 303, the light beam of the light source 303 is collected by the microlens 12 to form a spot on the object plane of the microscope 302. While searching for a position where the spot formed by the microlens 12 on the object plane of the microscope 302 is the minimum and the spot diameter does not change even if the turntable 301 is slightly rotated, the object plane and the microlens 12 of the microscope 302 are searched. Are moved in the direction of each optical axis.

図9(b)に示すように、顕微鏡302の物体面上のマイクロレンズ12によって形成されるスポットが最小であり、かつ回転台301を微小に回転させてもスポット径が変化しないとき、回転台301の回転中心301aは、マイクロレンズ12の主点と一致する。すなわち、顕微鏡302の物体面の位置はマイクロレンズ12の焦点位置である。   As shown in FIG. 9B, when the spot formed by the microlens 12 on the object plane of the microscope 302 is minimum and the spot diameter does not change even if the turntable 301 is slightly rotated, the turntable A rotation center 301 a of 301 coincides with the principal point of the microlens 12. That is, the position of the object plane of the microscope 302 is the focal position of the microlens 12.

したがって、マイクロレンズ12の焦点距離FOは、回転台301の回転中心301aと顕微鏡302の物体面との距離から求められる。   Accordingly, the focal length FO of the microlens 12 is obtained from the distance between the rotation center 301 a of the turntable 301 and the object plane of the microscope 302.

本実施例のレンズユニット1を用いたLEDヘッド3について、結像の解像度を示すMTF(Modulation Transfer Function:振幅伝達関数)を測定したところ、そのMTFは80%以上の値を示した。   With respect to the LED head 3 using the lens unit 1 of this example, MTF (Modulation Transfer Function) indicating the resolution of image formation was measured, and the MTF showed a value of 80% or more.

ここで、MTFとは、露光装置の解像度を示し、露光装置中で点灯しているLED素子30の結像のコントラストを示す。100%が結像のコントラストが最も大きく、露光装置としての解像度が高いことを示し、小さいほど光量のコントラストは小さく、露光装置の解像度は低い。   Here, MTF indicates the resolution of the exposure apparatus, and indicates the contrast of image formation of the LED element 30 that is lit in the exposure apparatus. 100% indicates that the imaging contrast is the highest and the resolution as the exposure apparatus is high. The smaller the contrast, the smaller the contrast of the light amount, and the lower the resolution of the exposure apparatus.

MTF(%)は、結像の光量の最大値をEMAX、隣り合う2つの結像の間の光量の最小値をEMINとしたとき、
MTF=(EMAX−EMIN)/(EMAX+EMIN)×100(%)
のように定義される。
MTF (%) is EMAX as the maximum value of the amount of imaged light, and EMIN as the minimum value of the amount of light between two adjacent images.
MTF = (EMAX−EMIN) / (EMAX + EMIN) × 100 (%)
Is defined as follows.

このMTFの測定においては、LEDヘッド3のレンズユニット1の結像面IP上、第2のマイクロレンズ122の結像面側レンズの頂点から距離LI(mm)離れた位置の結像を顕微鏡デジタルカメラにより撮影し、撮影画像よりLED素子30の結像の光量分布を解析し、このMTFを算出した。   In this MTF measurement, an image formed at a distance LI (mm) away from the apex of the image forming surface side lens of the second micro lens 122 on the image forming surface IP of the lens unit 1 of the LED head 3 is measured with a digital microscope. The MTF was calculated by photographing with a camera, analyzing the light distribution of the image of the LED element 30 from the photographed image.

また、MTFの測定においては、LED素子30の配列間隔PD=0.0423mmであるLEDヘッド3を用いた。このときLEDヘッドの解像度は600dpiであり、1インチ当たり600個のLED素子30が配列されている。このLEDヘッドに実施例のレンズユニット1を実装しLED素子30を1つおきに発光して測定した。   Further, in the MTF measurement, the LED head 3 in which the arrangement interval PD of the LED elements 30 is 0.0423 mm was used. At this time, the resolution of the LED head is 600 dpi, and 600 LED elements 30 are arranged per inch. The lens unit 1 of the example was mounted on this LED head, and every other LED element 30 emitted light and measured.

次に、カラーLEDプリンタを用いて本実施例のレンズユニットを実装した画像形成装置の画像を評価したところ、筋や濃淡斑のない良好な画像が得られた。画像形成装置の画像の評価は、印刷領域全面に図10に示した全画素のうち1つおきにドットを形成する画像を形成し、画像品質の良否を評価した。   Next, when an image of the image forming apparatus on which the lens unit of this example was mounted was evaluated using a color LED printer, a good image free of streaks and shading was obtained. The evaluation of the image of the image forming apparatus was performed by forming an image in which every other pixel shown in FIG. 10 forms dots on the entire print area, and evaluating the quality of the image.

なお、本実施例では、マイクロレンズ12は回転対称高次非球面で構成したが、これに限られることなく、球面を形成するようにしてもよい。また、アナモフィック非球面、放物面、楕円面、双曲面、コーニック面等の曲面を形成してもよい。   In the present embodiment, the microlens 12 is composed of a rotationally symmetric high-order aspheric surface, but the present invention is not limited to this, and a spherical surface may be formed. Moreover, you may form curved surfaces, such as an anamorphic aspherical surface, a paraboloid, an ellipsoid, a hyperboloid, a conic surface.

また、レンズアレイ11は金型成型により成型されているが、樹脂を型に用いた型成型法でもよく、切削加工により形成してもよい。さらに、レンズアレイ11の素材は樹脂を用いているがガラスを用いてもよい。   The lens array 11 is molded by mold molding, but may be a mold molding method using a resin as a mold or may be formed by cutting. Further, although the lens array 11 is made of resin, glass may be used.

さらに、焦点距離の測定は、ノーダル・スライド法を用いた焦点距離測定器を用いることに限定されることない。また、Fナンバ等の焦点距離に換算可能な数値を測定するようにしてもよい。   Further, the measurement of the focal length is not limited to using a focal length measuring device using the nodal slide method. Further, a numerical value that can be converted into a focal length such as an F number may be measured.

また、遮光部材13はポリカーボネートを用いて射出成型により作成したが、これに限られることなく、切削加工により作成してもよく、また金属をエッチングするなどして作成してもよい。   The light shielding member 13 is made by injection molding using polycarbonate. However, the light shielding member 13 is not limited to this, and may be made by cutting, or may be made by etching a metal.

また、発光部としてLED素子30を複数配置したLEDアレイを用いたが、例えば有機ELを発光部にしてもよく、半導体レーザーを用いてもよく、さらには蛍光灯やハロゲンランプ等の発光部に液晶素子で構成されたシャッタを併用した露光装置でもよい。   In addition, an LED array in which a plurality of LED elements 30 are arranged is used as a light emitting unit. However, for example, an organic EL may be used as a light emitting unit, a semiconductor laser may be used, and a light emitting unit such as a fluorescent lamp or a halogen lamp is used. An exposure apparatus using a shutter composed of a liquid crystal element may also be used.

以上説明したように、第1の実施例では、マイクロレンズの曲面の形状が、レンズアレイを作成する条件等により所望の形状から僅かに誤差を有していても、作成された各レンズ集合部材のレンズの焦点距離に合わせて各レンズ集合部材を配置する位置を調整することにより、レンズアレイの解像度の低下を抑制して十分な解像度を得ることができ、また画像形成装置の画像の劣化を防止することができるという効果が得られる。   As described above, in the first embodiment, even if the shape of the curved surface of the microlens has a slight error from a desired shape due to the conditions for creating the lens array, etc. By adjusting the position where each lens assembly member is arranged in accordance with the focal length of the lens, it is possible to obtain a sufficient resolution by suppressing a decrease in the resolution of the lens array, and to reduce the image of the image forming apparatus. The effect that it can prevent is acquired.

第2の実施例の構成は、第1の実施例の構成と同様なので同一の符号を付してその説明を省略する。   Since the configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

第2の実施例のレンズユニット1の動作を図11の第2の実施例におけるレンズアレイの断面図に基づいて説明する。   The operation of the lens unit 1 of the second embodiment will be described based on the cross-sectional view of the lens array in the second embodiment of FIG.

図11はレンズアレイ11を第1のマイクロレンズ121の配列方向に水平で光軸を含む平面で切断した断面図である。図11における左右方向がマイクロレンズ12の配列方向と平行な方向である。   FIG. 11 is a cross-sectional view of the lens array 11 taken along a plane that is horizontal in the arrangement direction of the first microlenses 121 and includes the optical axis. The left-right direction in FIG. 11 is a direction parallel to the arrangement direction of the microlenses 12.

図11において、物体30aと第1のマイクロレンズ121および第2のマイクロレンズ122の光軸AXIとの距離をOR、中間像30bと光軸AXIとの距離をIMR、結像30cと光軸AXIとの距離をIRとし、それぞれの間の光線はRAY1で示されている。また、結像30cの位置から光軸AXIに平行に第2のマイクロレンズ122に入射する光線を仮定し、図11に示したのが光線RAY2である。   In FIG. 11, the distance between the object 30a and the optical axis AXI of the first microlens 121 and the second microlens 122 is OR, the distance between the intermediate image 30b and the optical axis AXI is IMR, and the imaging 30c and the optical axis AXI. The distance between and IR is denoted by RAY1. Further, assuming that a light ray is incident on the second microlens 122 in parallel with the optical axis AXI from the position of the imaging 30c, the light ray RAY2 is shown in FIG.

さらに、第2のマイクロレンズ122の焦点距離はF2、第2のマイクロレンズ122の前側(図11における上側)の焦点面がFP12、第2のマイクロレンズ122の第1主平面H12から中間像面IMPまでの距離はSO2である。   Further, the focal length of the second microlens 122 is F2, the focal plane on the front side (upper side in FIG. 11) of the second microlens 122 is FP12, and the intermediate image plane from the first main plane H12 of the second microlens 122 is. The distance to IMP is SO2.

ここで、距離SO1と距離LOの差は、第1のマイクロレンズ121の物体面側の曲面の曲率半径に反比例し、距離SO2と距離LO2の差は、第2のマイクロレンズ122の物体面側の曲面の曲率半径に反比例する。本実施例のレンズユニット1においては、マイクロレンズ12の各曲面の曲率半径はともに大きく、距離SO1と距離LOの差および距離SO2と距離LO2の差はともに無視できて、距離SO≒距離LOかつ距離SO2≒距離LO2である。   Here, the difference between the distance SO1 and the distance LO is inversely proportional to the radius of curvature of the curved surface on the object plane side of the first microlens 121, and the difference between the distance SO2 and the distance LO2 is on the object plane side of the second microlens 122. Is inversely proportional to the radius of curvature of the curved surface. In the lens unit 1 of the present embodiment, the curvature radii of the curved surfaces of the microlens 12 are both large, the difference between the distance SO1 and the distance LO and the difference between the distance SO2 and the distance LO2 can be ignored, and the distance SO≈the distance LO and Distance SO2≈distance LO2.

さらに、第1の実施例と同様に、数式8が成り立つ。   Further, as in the first embodiment, Expression 8 is established.

Figure 2010210716

一方、中間像30bが形成される位置IMRの値と、結像30cの位置IRとの関係は、図11に示した光軸AXIと光線RAY2と中間像面IMPと第2のマイクロレンズ122の第1主平面H12の作る図形の相似関係から、数式9で示される。
Figure 2010210716

On the other hand, the relationship between the value of the position IMR where the intermediate image 30b is formed and the position IR of the image formation 30c is as follows: the optical axis AXI, the ray RAY2, the intermediate image plane IMP, and the second microlens 122 shown in FIG. From the similarity relation of the figure created by the first main plane H12, it is expressed by Equation 9.

Figure 2010210716

また、露光装置としてのLEDヘッド3が十分な解像度を持つ条件は第1の実施例と同様に数式10で表さる。
Figure 2010210716

Further, the condition that the LED head 3 as the exposure apparatus has a sufficient resolution is expressed by Expression 10 as in the first embodiment.

Figure 2010210716

数式8および数式9を数式10に代入すると数式11が得られる。
Figure 2010210716

Substituting Equation 8 and Equation 9 into Equation 10 yields Equation 11.

Figure 2010210716

ここで、開口部13aの開口半径がRAであることから、常に距離IMR<開口半径RAであるから、数式11より数式12が成り立つ。
Figure 2010210716

Here, since the opening radius of the opening portion 13a is RA, the distance IMR <the opening radius RA is always satisfied, and hence Expression 12 is established from Expression 11.

Figure 2010210716

つまり、発光部と発光部側のレンズ集合体の焦点距離F1であるレンズとの距離SO1、中間像面と結像面側のレンズ集合体の焦点距離F2であるレンズとの距離SO2、発光部の配列間隔PDとすると、数式12を満たす範囲であれば、露光装置は十分な解像度を持つ。作成された各レンズ集合部材のレンズの焦点距離に合わせ、各レンズ集合部材を配置する位置を調整し、数式12を満たすようにすることにより、十分な解像度を得ることができる。
Figure 2010210716

That is, the distance SO1 between the light emitting unit and the lens that is the focal length F1 of the lens assembly on the light emitting unit side, the distance SO2 between the intermediate image plane and the lens that is the focal length F2 of the lens assembly on the imaging plane side, and the light emitting unit If the arrangement interval PD is within the range satisfying Expression 12, the exposure apparatus has sufficient resolution. A sufficient resolution can be obtained by adjusting the position where each lens assembly member is arranged in accordance with the focal length of the lens of each lens assembly member that has been created, so that Expression 12 is satisfied.

また、第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122とが同じ構成のレンズであるとする。すなわち、第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122は、ともに焦点距離がFであり、光軸方向に距離LO1の位置にある物体30aの像を、光軸方向に距離LI1離れた中間像面IMPに形成する。レンズユニット1の物体面から第1のマイクロレンズ121までの距離LOは距離LO1と等しく設定される。また、第1のマイクロレンズ121の物体面側の曲面と同じ形状の面が、第2のマイクロレンズ122の結像面側の曲面となるように対向して配置され、第2のマイクロレンズ122の距離LO2は距離LI1と等しく設定される。第1のマイクロレンズ121と第2のマイクロレンズ122との間隔LSは、(LS=2×距離LI1)に設定され、第2のマイクロレンズ122からレンズユニット1の結像面までの距離LIは、距離LO1と等しく設定され、距離LI=距離LOである。   Further, it is assumed that the first microlens 121 and the second microlens 122 are lenses having the same configuration. That is, both the first microlens 121 and the second microlens 122 have a focal length F, and an image of the object 30a located at the distance LO1 in the optical axis direction is an intermediate distance LI1 in the optical axis direction. It is formed on the image plane IMP. A distance LO from the object plane of the lens unit 1 to the first microlens 121 is set equal to the distance LO1. In addition, a surface having the same shape as the curved surface on the object plane side of the first microlens 121 is disposed so as to be a curved surface on the imaging plane side of the second microlens 122, and the second microlens 122 is disposed. The distance LO2 is set equal to the distance LI1. The distance LS between the first microlens 121 and the second microlens 122 is set to (LS = 2 × distance LI1), and the distance LI from the second microlens 122 to the imaging plane of the lens unit 1 is , Set equal to the distance LO1, and the distance LI = distance LO.

ここで、距離SO2と距離LO2の差は、第2のマイクロレンズ122の物体面側の曲面の曲率半径に反比例する。本実施例のレンズユニット1においては、マイクロレンズ12の各曲面の曲率半径はともに大きく、距離SO2と距離LO2の差は無視できて、距離SO2≒距離LO2である。   Here, the difference between the distance SO2 and the distance LO2 is inversely proportional to the radius of curvature of the curved surface of the second microlens 122 on the object plane side. In the lens unit 1 of the present embodiment, the curvature radius of each curved surface of the microlens 12 is large, the difference between the distance SO2 and the distance LO2 can be ignored, and the distance SO2≈the distance LO2.

さらに、第1の実施例と同様に、距離SO1≒距離LOであることから、距離SO2≒距離LO2=距離LI1=距離LS/2、および距離SO1≒距離LOより、数式13が成り立つ。   Further, as in the first embodiment, since the distance SO1≈the distance LO, Expression 13 is established from the distance SO2≈the distance LO2 = the distance LI1 = the distance LS / 2 and the distance SO1≈the distance LO.

Figure 2010210716

つまり、発光部と発光部側のレンズ集合体の焦点距離Fであるレンズとの距離LO、結像面と結像面側のレンズ集合体の焦点距離Fであるレンズとの距離LI、発光部の配列間隔PDとすると、数式13を満たす範囲であれば、露光装置は十分な解像度を持つ。作成された各レンズ集合部材のレンズの焦点距離に合わせ、各レンズ集合部材を配置する位置を調整し、数式13を満たすようにすることにより、十分な解像度を得ることができる。
Figure 2010210716

That is, the distance LO between the light emitting unit and the lens that is the focal length F of the lens assembly on the light emitting unit side, the distance LI between the imaging surface and the lens that is the focal length F of the lens assembly on the imaging surface side, and the light emitting unit As long as the arrangement interval PD is within the range satisfying Equation 13, the exposure apparatus has sufficient resolution. A sufficient resolution can be obtained by adjusting the position where each lens assembly member is arranged in accordance with the focal length of the lens of each lens assembly member that has been created, so that Expression 13 is satisfied.

なお、焦点距離Fが所望の値から変化する原因としては、レンズの曲面形状の設計値からの誤差やレンズの厚さの設計値からの誤差等が考えられる。   As a cause of the focal length F changing from a desired value, an error from the design value of the curved surface shape of the lens, an error from the design value of the lens thickness, or the like can be considered.

以上説明したように、第2の実施例では、マイクロレンズの曲面の形状が、レンズアレイを作成する条件等により所望の形状から僅かに誤差を有していても、作成された各レンズ集合部材のレンズの焦点距離に合わせて各レンズ集合部材を配置する位置を調整することにより、レンズアレイの解像度の低下を抑制して十分な解像度を得ることができ、また画像形成装置の画像の劣化を防止することができるという効果が得られる。   As described above, in the second embodiment, even if the curved surface shape of the microlens has a slight error from a desired shape due to conditions for creating the lens array, etc., each created lens assembly member By adjusting the position where each lens assembly member is arranged in accordance with the focal length of the lens, it is possible to obtain a sufficient resolution by suppressing a decrease in the resolution of the lens array, and to reduce the image of the image forming apparatus. The effect that it can prevent is acquired.

第3の実施例の構成は、第1の実施例の構成とレンズユニット1の構成が異なる。そのレンズユニット1の構成を図12の第3の実施例におけるレンズユニットの分解斜視図および図13の第3の実施例におけるレンズユニットの断面図に基づいて説明する。なお、第1の実施例の構成と同様な部分は同一の符号を付してその説明を省略する。   The configuration of the third embodiment is different from the configuration of the first embodiment in the configuration of the lens unit 1. The configuration of the lens unit 1 will be described with reference to an exploded perspective view of the lens unit in the third embodiment of FIG. 12 and a sectional view of the lens unit in the third embodiment of FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図12において、レンズユニット1は、複数のマイクロレンズ12をアレイに配置したレンズ集合部材としてのレンズアレイ11と複数の絞りとしての開口部13aが形成された遮光部材13とからなる。   In FIG. 12, the lens unit 1 includes a lens array 11 as a lens assembly member in which a plurality of microlenses 12 are arranged in an array, and a light shielding member 13 having openings 13a as a plurality of stops.

その遮光部材13には、レンズアレイ11に接してレンズアレイ11の位置を確定する調整部としての突部13bが形成されている。   The light shielding member 13 is formed with a protrusion 13b as an adjustment portion that is in contact with the lens array 11 and determines the position of the lens array 11.

突部13bは、開口部13aの配列方向である遮光部材13の長手方向に沿って複数形成されている。   A plurality of protrusions 13b are formed along the longitudinal direction of the light shielding member 13, which is the arrangement direction of the openings 13a.

図13は、レンズユニット1の断面図であり、マイクロレンズ12の光軸に平行な平面で切断した突部13b付近の断面図である。   FIG. 13 is a cross-sectional view of the lens unit 1, and is a cross-sectional view of the vicinity of the protrusion 13 b cut along a plane parallel to the optical axis of the microlens 12.

図13において、突部13bは、レンズアレイ11近傍の遮光部材13の両面に形成されている。この突部13bに、マイクロレンズ12の有効径の外である、レンズアレイ11の一部が接することにより、突部13bはレンズアレイ11の位置を確定する調整部として機能する。   In FIG. 13, the protrusions 13 b are formed on both surfaces of the light shielding member 13 in the vicinity of the lens array 11. When a part of the lens array 11 that is outside the effective diameter of the micro lens 12 is in contact with the protrusion 13b, the protrusion 13b functions as an adjustment unit that determines the position of the lens array 11.

本実施例においては、突部13bのレンズアレイ11に接する面は、マイクロレンズ12の光軸と平行する方向の寸法が研磨によって調整されている。   In the present embodiment, the dimension of the surface of the protrusion 13b that contacts the lens array 11 is adjusted by polishing in the direction parallel to the optical axis of the microlens 12.

レンズアレイ11のマイクロレンズ12毎の光学特性は、成形時に一定となるため、レンズアレイ11に突き当てられる突部13bを研磨して調整し、対向するレンズアレイ11の間隔を調整することにより、十分な解像度を得ることができる。   Since the optical characteristics of each microlens 12 of the lens array 11 are constant at the time of molding, the protrusion 13b abutted against the lens array 11 is polished and adjusted, and the distance between the opposing lens arrays 11 is adjusted. Sufficient resolution can be obtained.

上述した構成の作用について説明する。   The operation of the above configuration will be described.

本実施例のレンズユニット1においては、マイクロレンズ12の焦点距離が測定され、上述した数式12を満たす複数のレンズアレイ11の光軸方向の間隔LSが算出され、突部13bのレンズアレイ11に接する面が研磨されることにより、マイクロレンズ12の光軸と平行する方向の寸法が調整される。   In the lens unit 1 of the present embodiment, the focal length of the microlens 12 is measured, the interval LS in the optical axis direction of the plurality of lens arrays 11 satisfying the above-described formula 12 is calculated, and the lens array 11 of the protrusion 13b is measured. By polishing the contacting surface, the dimension of the microlens 12 in the direction parallel to the optical axis is adjusted.

なお、本実施例においては、突部13bのレンズアレイ11に接する面を研磨することにより寸法を調整するようにしたが、それに限られることなく、寸法が既知である調整部材を配置するようにしてもよい。また、偏心カムのような調整量を可変にできる調整部材を用いるようにしてもよい。   In this embodiment, the dimension is adjusted by polishing the surface of the protrusion 13b that contacts the lens array 11. However, the present invention is not limited to this, and an adjustment member having a known dimension is arranged. May be. Moreover, you may make it use the adjustment member which can vary the adjustment amount like an eccentric cam.

また、本実施例においては、突部13bを遮光部材13に配置するようにしたが、それに限られることなく、レンズ集合部材としてのレンズアレイ11に配置するようにしてもよい。また、遮光部材またはレンズ集合部材以外に調整部材を配置するようにしてもよい。   In the present embodiment, the protrusion 13b is arranged on the light shielding member 13, but the projection 13b may be arranged on the lens array 11 as a lens assembly member without being limited thereto. Further, an adjustment member other than the light shielding member or the lens assembly member may be disposed.

また、本実施例においては、突部13bのレンズアレイ11に接する面を研磨することにより、マイクロレンズ12の光軸の方向の寸法を調整するようにしたが、それに限られることなく、その他の方向の寸法を調整するようにしてもよい。   In the present embodiment, the dimension of the microlens 12 in the direction of the optical axis is adjusted by polishing the surface in contact with the lens array 11 of the protrusion 13b. However, the present invention is not limited to this. You may make it adjust the dimension of a direction.

また、本実施例においては、マイクロレンズ12の焦点距離Fの測定量に応じて突部13bの寸法を調整するようにしたが、それに限られることなく、焦点距離に換算可能な別の物理量を測定するようにしてもよい。また、レンズユニット1の各部材を組み合わせて解像度などの物理量を測定するようにしてもよい。   In the present embodiment, the size of the protrusion 13b is adjusted according to the measured amount of the focal length F of the microlens 12, but the present invention is not limited to this, and another physical quantity that can be converted into the focal length is used. You may make it measure. Also, physical quantities such as resolution may be measured by combining the members of the lens unit 1.

また、本実施例においては、レンズ集合部材の製造工程で焦点距離を測定し、その測定量に応じて突部13bの寸法を調整するようにしたが、それに限られることなく、環境温度とレンズ集合部材の焦点距離との関係を予め測定しておき、また焦点距離に応じた各レンズ集合部材の間隔を算出しておき、レンズユニット1を使用する環境に応じて適宜、各レンズ集合部材の間隔を調整するようにしてもよい。   In this embodiment, the focal length is measured in the manufacturing process of the lens assembly member, and the dimension of the protrusion 13b is adjusted according to the measurement amount. The relationship with the focal length of the collective member is measured in advance, and the interval between the lens collective members is calculated according to the focal length, and the lens collective member is appropriately selected according to the environment in which the lens unit 1 is used. The interval may be adjusted.

また、本実施例においては、レンズアレイ11のマイクロレンズ12の光軸方向の間隔を調整するようにしたが、それに限られることなく、物体面と物体面側のレンズ集合部材との間隔を調整するようにしてもよく、また結像面と結像面側のレンズ集合部材との間隔を調整するようにしてもよい。   In this embodiment, the distance between the microlenses 12 of the lens array 11 in the optical axis direction is adjusted. However, the present invention is not limited to this, and the distance between the object surface and the lens assembly member on the object surface side is adjusted. Alternatively, the interval between the imaging surface and the lens assembly member on the imaging surface side may be adjusted.

また、本実施例においては、レンズアレイ11のマイクロレンズ12の光軸方向の間隔を調整するようにしたが、それに限られることなく、マイクロレンズ12の厚みを調整するようにしてもよい。例えば、レンズ集合部材の結像面側と物体面側の曲面を別の部材で構成し、レンズ集合部材の結像面側と物体面側の曲面の間隔を調整するようにしてもよい。また、レンズ集合部材の各レンズの焦点距離を調整するようにしてもよい。   In the present embodiment, the interval in the optical axis direction of the microlenses 12 of the lens array 11 is adjusted. However, the present invention is not limited to this, and the thickness of the microlenses 12 may be adjusted. For example, the imaging surface side and object surface side curved surfaces of the lens assembly member may be formed of different members, and the distance between the imaging surface side and object surface side of the lens assembly member may be adjusted. In addition, the focal length of each lens of the lens assembly member may be adjusted.

以上説明したように、第3の実施例では、マイクロレンズの曲面の形状が、レンズアレイを作成する条件等により所望の形状から僅かに誤差を有していても、作成された各レンズ集合部材のレンズの焦点距離に合わせて各レンズ集合部材を配置する位置を調整することにより、レンズアレイの解像度の低下を抑制して十分な解像度を得ることができ、また画像形成装置の画像の劣化を防止することができるという効果が得られる。   As described above, in the third embodiment, even if the curved surface shape of the microlens has a slight error from the desired shape due to conditions for creating the lens array, etc. By adjusting the position where each lens assembly member is arranged in accordance with the focal length of the lens, it is possible to obtain a sufficient resolution by suppressing a decrease in the resolution of the lens array, and to reduce the image of the image forming apparatus. The effect that it can prevent is acquired.

第1の実施例および第2の実施例におけるレンズユニット1のレンズアレイ11は、画像形成装置の印刷領域や読取装置の読取領域を広くするため、長尺な部材となり、射出成型で作成した場合、長尺方向とその長尺方向に直交する方向とでプラスチック等の素材の収縮率が僅かに異なり、レンズの面形状の精度が不十分になることがある。   The lens array 11 of the lens unit 1 in the first and second embodiments is a long member to widen the printing area of the image forming apparatus and the reading area of the reading apparatus, and is formed by injection molding The shrinkage rate of the material such as plastic is slightly different between the long direction and the direction orthogonal to the long direction, and the accuracy of the surface shape of the lens may be insufficient.

本実施例では、レンズアレイ11のレンズの面形状の精度を向上させるためのレンズアレイ11の製造方法を図14、図15、および図16に基づいて説明する。なお、第1の実施例および第2の実施例の構成と同様な部分は同一の符号を付してその説明を省略する。   In the present embodiment, a manufacturing method of the lens array 11 for improving the accuracy of the surface shape of the lens of the lens array 11 will be described with reference to FIGS. 14, 15, and 16. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to the structure of a 1st Example and a 2nd Example, and the description is abbreviate | omitted.

図14は第4の実施例におけるレンズユニットを作成する型の説明図である。   FIG. 14 is an explanatory diagram of a mold for producing a lens unit in the fourth embodiment.

図14において、200は、レンズアレイ11を射出成型により作成する型としての金型である。   In FIG. 14, reference numeral 200 denotes a mold as a mold for producing the lens array 11 by injection molding.

201は、レンズアレイ11のマイクロレンズ12の入射面または出射面の形状を転写する曲面としての凹部である。   Reference numeral 201 denotes a concave portion as a curved surface that transfers the shape of the incident surface or exit surface of the microlens 12 of the lens array 11.

202は、樹脂が流入する空間を形成する枠体である。   Reference numeral 202 denotes a frame that forms a space into which resin flows.

金型200に形成された複数の凹部201は、2列の直線に配列され、その配列間隔はレンズアレイ11のマイクロレンズ12の配列間隔に対応している。   The plurality of recesses 201 formed in the mold 200 are arranged in two lines, and the arrangement interval corresponds to the arrangement interval of the microlenses 12 of the lens array 11.

ここで、凹部201の配列方向をy方向、y方向およびマイクロレンズ12の光軸方向に直交する方向をx方向、マイクロレンズ12の光軸方向に対応する方向をz方向とし、z方向は金型200の樹脂が流入される側を正の値とする。   Here, the arrangement direction of the recesses 201 is the y direction, the y direction and the direction orthogonal to the optical axis direction of the microlens 12 are the x direction, the direction corresponding to the optical axis direction of the microlens 12 is the z direction, and the z direction is gold The side into which the resin of the mold 200 flows is a positive value.

図15および図16は、第4の実施例における型の凹部の断面形状を示すグラフであり、金型200の凹部201の断面形状を表している。   15 and 16 are graphs showing the cross-sectional shape of the concave portion of the mold in the fourth embodiment, and show the cross-sectional shape of the concave portion 201 of the mold 200. FIG.

図15において、グラフの原点は、凹部201の面頂点であり、図14におけるz方向をグラフの縦軸とし、正の値をグラフ縦軸の上方向とする。また、図14におけるx方向およびy方向をグラフの横軸に重ねて示している。   15, the origin of the graph is the surface vertex of the recess 201, and the z direction in FIG. 14 is the vertical axis of the graph, and the positive value is the upward direction of the vertical axis of the graph. Further, the x direction and the y direction in FIG. 14 are shown superimposed on the horizontal axis of the graph.

凹部201のx方向の断面形状をMCX、y方向の断面形状をMCYとしてグラフに示している。断面形状MCXの面頂点より距離RL(マイクロレンズ12の半径)でのz方向の値(高さ)はZEX、断面形状MCYの面頂点より距離RLでのz方向の値はZEYであり、断面形状MCXと断面形状MCYは異なる形状である。   The cross-sectional shape of the recess 201 in the x direction is indicated by MCX, and the cross-sectional shape in the y direction is indicated by MCY. The value (height) in the z direction at the distance RL (radius of the microlens 12) from the surface vertex of the cross-sectional shape MCX is ZEX, and the value in the z direction at the distance RL from the surface vertex of the cross-sectional shape MCY is ZEY. The shape MCX and the cross-sectional shape MCY are different shapes.

図15に示すグラフは、凹部201が凹面形状のとき、すなわちレンズ面が凸面であるときを示している。このとき、断面形状MCYは、断面形状MCXと比較し、グラフの原点を除くすべての位置でz方向の値(高さ)が小さくなっている。また、値ZEYは、値ZEXより小さくなっている。   The graph shown in FIG. 15 shows when the concave portion 201 has a concave shape, that is, when the lens surface is convex. At this time, the cross-sectional shape MCY has a smaller value (height) in the z direction at all positions except the origin of the graph as compared to the cross-sectional shape MCX. Further, the value ZEY is smaller than the value ZEX.

一方、図16は、凹部201が凸面形状のとき、すなわちレンズ面が凹面であるときを示している。   On the other hand, FIG. 16 shows a case where the concave portion 201 has a convex shape, that is, a lens surface is concave.

図16において、グラフの原点は、凹部201の面頂点であり、図14におけるz方向をグラフの縦軸とし、正の値をグラフ縦軸の上方向とする。また、図14におけるx方向およびy方向をグラフの横軸に重ねて示している。   In FIG. 16, the origin of the graph is the surface vertex of the recess 201, the z direction in FIG. 14 is the vertical axis of the graph, and the positive value is the upward direction of the vertical axis of the graph. Further, the x direction and the y direction in FIG. 14 are shown superimposed on the horizontal axis of the graph.

凹部201のx方向の断面形状をMCX、y方向の断面形状をMCYとしてグラフに示している。断面形状MCXの面頂点より距離RL(マイクロレンズ12の半径)でのz方向の値(高さ)はZEX、断面形状MCYの面頂点より距離RLでのz方向の値(高さ)はZEYであり、断面形状MCXと断面形状MCYは異なる形状である。   The cross-sectional shape of the recess 201 in the x direction is indicated by MCX, and the cross-sectional shape in the y direction is indicated by MCY. The value (height) in the z direction at the distance RL (radius of the microlens 12) from the surface vertex of the cross-sectional shape MCX is ZEX, and the value (height) in the z direction at the distance RL from the surface vertex of the cross-sectional shape MCY is ZEY. The cross-sectional shape MCX and the cross-sectional shape MCY are different shapes.

図16に示すグラフは、上述したように凹部201が凸面形状のとき、すなわちレンズ面が凹面であるときを示しており、断面形状MCYは、断面形状MCXと比較し、グラフの原点を除くすべての位置でz方向の値(高さ)が小さくなっている。また、値ZEYは、値ZEXより小さくなっている。   The graph shown in FIG. 16 shows when the concave portion 201 is convex as described above, that is, when the lens surface is concave, and the cross-sectional shape MCY is all compared to the cross-sectional shape MCX except for the origin of the graph. The value (height) in the z direction is small at the position. Further, the value ZEY is smaller than the value ZEX.

凹部201の断面形状は、数式14で表される多項式非球面で近似することができる。Z(r)は図14におけるz方向を軸とし、半径方向をrとした回転座標系を示す。Z(r)は、凹部201の面頂点を原点とし、金型200の樹脂が流入される側を正の数で表す。このとき、半径rは、x座標、y座標の値を用いて、(x+y)の平方根で表される。kはコーニック定数、Cは曲率半径、Aは非球面係数、mとnは正の整数である。 The cross-sectional shape of the recess 201 can be approximated by a polynomial aspherical surface expressed by Equation 14. Z (r) represents a rotating coordinate system with the z direction in FIG. 14 as the axis and the radial direction as r. Z (r) represents the side of the mold 200 where the resin flows in as a positive number with the surface vertex of the recess 201 as the origin. At this time, the radius r is represented by the square root of (x 2 + y 2 ) using the values of the x coordinate and the y coordinate. k is a conic constant, C is a radius of curvature, A is an aspherical coefficient, and m and n are positive integers.

Figure 2010210716

凹部201の断面形状MCXおよび断面形状MCYを近似したとき、断面形状MCXおよび断面形状MCYはそれぞれ多項式非球面の対称軸からの距離をr、多項式非球面のコーニック定数をkXおよびkY、曲率半径をCXおよびCY、非球面係数をAX2nおよびAY2n、mとnは正の整数として近似される。
Figure 2010210716

When the cross-sectional shape MCX and the cross-sectional shape MCY of the concave portion 201 are approximated, the cross-sectional shape MCX and the cross-sectional shape MCY are respectively the distance from the symmetry axis of the polynomial aspheric surface, r, the conic constant of the polynomial aspheric surface, kX and kY, and the radius of curvature. CX and CY, aspheric coefficients AX 2n and AY 2n , m and n are approximated as positive integers.

本実施例の金型200の凹部201の形状は、y方向すなわち凹部201の配列方向の断面形状MCYの曲率半径CYが、x方向すなわち凹部201の配列方向と直交する方向の断面形状MCXの曲率半径CXより大きい。   The shape of the recess 201 of the mold 200 of this embodiment is such that the curvature radius CY of the cross-sectional shape MCY in the y direction, that is, the arrangement direction of the recess 201 is the curvature of the cross-sectional shape MCX in the x direction, that is, the direction orthogonal to the arrangement direction of the recess 201. Greater than radius CX.

また、nが正の整数のいずれかの値で、y方向すなわち凹部201の配列方向の断面形状MCYの非球面係数AY2nが、x方向すなわち凹部201の配列方向と直交する方向の断面形状MCXの非球面係数をAX2nより小さい。 In addition, n is a positive integer value, and the aspherical coefficient AY 2n of the cross-sectional shape MCY in the y direction, that is, the arrangement direction of the concave portions 201 is the cross-sectional shape MCX in the x direction, that is, the direction orthogonal to the arrangement direction of the concave portions 201. Is less than AX 2n .

ここで、本実施例によるレンズユニット1のレンズアレイ11の部品寸法および金型200の金型寸法を説明する。   Here, the component dimensions of the lens array 11 of the lens unit 1 and the mold dimensions of the mold 200 according to this embodiment will be described.

レンズユニット1の各レンズ列で並ぶそれぞれのマイクロレンズ12の間隔PY(図5参照)、マイクロレンズ12のレンズ列の間隔PX(図5参照)、レンズアレイ11のマイクロレンズ12配列方向(長手方向)の長さQY(図17参照)、レンズアレイ11のマイクロレンズ12配列方向に直交する方向(幅方向)の長さQX(図17参照)、マイクロレンズ12の半径RL(図4参照)は、表1の部品寸法および金型寸法に示すとおりである。   The distance PY between the microlenses 12 arranged in each lens row of the lens unit 1 (see FIG. 5), the distance PX between the lens rows of the microlens 12 (see FIG. 5), and the arrangement direction of the microlenses 12 in the lens array 11 (longitudinal direction) ) Length QY (see FIG. 17), length QX (see FIG. 17) in the direction (width direction) orthogonal to the arrangement direction of the microlenses 12 of the lens array 11, and radius RL (see FIG. 4) of the microlens 12 As shown in the part dimensions and mold dimensions in Table 1.

Figure 2010210716

なお、収縮率を部品寸法/金型寸法×100(%)とした場合、長手方向の収縮率は、333mm/334.665mm×100=99.5025%、幅方向の収縮率は、5.802mm/5.829mm×100=99.5368%である。
Figure 2010210716

In addition, when the shrinkage rate is part size / die size × 100 (%), the shrinkage rate in the longitudinal direction is 333 mm / 334.665 mm × 100 = 99.5025%, and the shrinkage rate in the width direction is 5.802 mm. /5.829 mm × 100 = 999.5368%.

さらに、物体側のマイクロレンズ121(図8参照)の物体側の面に対応する、凹部201の断面形状MCXおよび断面形状MCYを多項式非球面に近似したとき、曲率半径CXおよびCY、コーニック定数kXおよびkY、非球面係数AX2nおよびAY2nは表2に示すとおりである。 Further, when the cross-sectional shape MCX and the cross-sectional shape MCY of the concave portion 201 corresponding to the object-side surface of the object-side microlens 121 (see FIG. 8) are approximated to a polynomial aspheric surface, the radii of curvature CX and CY, the conic constant kX And kY, aspherical coefficients AX 2n and AY 2n are as shown in Table 2.

Figure 2010210716

表2に示したとおり、マイクロレンズ121の物体側の面に対応する凹部201の断面形状においては、断面形状MCYの非球面係数AYが、断面形状MCXの非球面係数AXより小さくなっている。
Figure 2010210716

As shown in Table 2, in the cross-sectional shape of the recess 201 corresponding to the object-side surface of the microlens 121 is the aspherical coefficient AY 6 sectional shape MCY is smaller than the aspherical coefficients AX 6 sectional shape MCX Yes.

また、物体側のマイクロレンズ121(図8参照)の結像側の面に対応する、凹部201の断面形状MCXおよび断面形状MCYを多項式非球面に近似したとき、曲率半径CXおよびCY、コーニック定数kXおよびkY、非球面係数AX2nおよびAY2nは表3に示すとおりである。 Further, when the cross-sectional shape MCX and the cross-sectional shape MCY of the concave portion 201 corresponding to the imaging-side surface of the object-side microlens 121 (see FIG. 8) are approximated to a polynomial aspheric surface, the radii of curvature CX and CY, the conic constant Table 3 shows kX and kY, and aspheric coefficients AX 2n and AY 2n .

Figure 2010210716

表3に示したとおり、マイクロレンズ121の結像側の面に対応する凹部201の断面形状においては、断面形状MCYの非球面係数AYが、断面形状MCXの非球面係数AXより小さくなっている。
Figure 2010210716

As shown in Table 3, in the cross-sectional shape of the recess 201 corresponding to the imaging side surface of the micro lens 121, the aspheric coefficient AY 6 of the cross-sectional shape MCY is smaller than the aspheric coefficient AX 6 of the cross-sectional shape MCX. ing.

さらに、物体側のマイクロレンズ121(図8参照)の物体側および結像側の面それぞれに対応する、凹部201の断面形状MCXの面頂点より距離RL(マイクロレンズ121の半径、マイクロレンズ12の半径に等しい)でのz方向の値(高さ)ZEX、断面形状MCYの面頂点より距離RLでのz方向の値(高さ)ZEYは表4に示すとおりである。   Further, the distance RL (the radius of the microlens 121, the radius of the microlens 12) from the surface vertex of the cross-sectional shape MCX of the recess 201 corresponding to each of the object-side and imaging-side surfaces of the object-side microlens 121 (see FIG. 8). Table 4 shows a value (height) ZEX in the z direction at a distance RL from the surface vertex of the cross-sectional shape MCY.

Figure 2010210716

表4に示したとおり、マイクロレンズ121の物体側および結像側の面いずれにおいても、対応する凹部201の断面形状は、面頂点より距離RLでのz方向の値(高さ)ZEXが、ZEYより低くなっている。
Figure 2010210716

As shown in Table 4, the cross-sectional shape of the corresponding recess 201 on both the object-side and imaging-side surfaces of the microlens 121 is the z-direction value (height) ZEX at a distance RL from the surface vertex. It is lower than ZEY.

レンズアレイ11がマイクロレンズ12の配列方向に長尺な部材であり、樹脂の収縮率または膨張率がレンズアレイ11の方向によって異なるため、本実施例の金型200を用いることにより射出成型後のレンズアレイ11のマイクロレンズ12のレンズ面が光軸に対して回転対称な形状とすることができ、解像度を高くすることができる。   Since the lens array 11 is a member that is long in the arrangement direction of the microlenses 12 and the shrinkage rate or expansion rate of the resin varies depending on the direction of the lens array 11, the mold 200 of this embodiment is used to perform post-injection molding. The lens surface of the microlens 12 of the lens array 11 can have a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis, and the resolution can be increased.

さらに、レンズアレイ11の製造工程において、レンズアレイ11のマイクロレンズ12の配列方向で収縮が大きいので、凹部201の形状を本実施例の通りにすることにより射出成型後のレンズアレイ11のマイクロレンズ12のレンズ面が光軸に対して回転対称な形状とすることができ、解像度を高くすることができる。   Further, in the manufacturing process of the lens array 11, since the contraction is large in the arrangement direction of the microlenses 12 of the lens array 11, the microlenses of the lens array 11 after the injection molding are formed by setting the shape of the concave portion 201 as in this embodiment. The 12 lens surfaces can be rotationally symmetric with respect to the optical axis, and the resolution can be increased.

以上説明したように、第4の実施例では、射出成型後のレンズアレイのマイクロレンズ面が光軸に対して回転対称な形状とすることにより、長尺方向とその長尺方向に直交する方向とでプラスチック等の素材の収縮率が異なる場合であっても、レンズアレイの解像度を高くすることができ、また露光装置の結像のコントラストが得られ、画像形成装置で鮮明な画像を得ることができるという効果が得られる。   As described above, in the fourth embodiment, the microlens surface of the lens array after injection molding has a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis, so that the longitudinal direction and the direction orthogonal to the longitudinal direction are obtained. Even if the shrinkage rate of materials such as plastic is different, the resolution of the lens array can be increased, the contrast of the imaging of the exposure device can be obtained, and a clear image can be obtained with the image forming device The effect of being able to be obtained.

第1の実施例から第4の実施例では、本発明によるレンズユニットを画像形成装置としてのプリンタに適用したものとして説明したが、第5の実施例では読取装置としての読取ヘッドおよびその読取ヘッドを搭載したスキャナ等の読取装置に適用した例を説明する。   In the first to fourth embodiments, the lens unit according to the present invention has been described as applied to a printer as an image forming apparatus. In the fifth embodiment, a reading head as a reading apparatus and its reading head are described. An example in which the present invention is applied to a reading device such as a scanner equipped with the above will be described.

第5の実施例の構成を図18の第5の実施例における読取装置の構成を示す概略図に基づいて説明する。なお、上述した第1の実施例から第4の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。   The configuration of the fifth embodiment will be described based on the schematic diagram showing the configuration of the reading apparatus in the fifth embodiment of FIG. Note that parts similar to those in the first to fourth embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図18において、500は、原稿を読取って画像データとしての電子データを生成する読取装置としてのスキャナである。   In FIG. 18, reference numeral 500 denotes a scanner as a reading device that reads an original and generates electronic data as image data.

スキャナ500は、読取ヘッド400、ランプ501、原稿台502、レール503、駆動ベルト505、モータ506等で構成されている。   The scanner 500 includes a reading head 400, a lamp 501, a document table 502, a rail 503, a driving belt 505, a motor 506, and the like.

読取ヘッド400は、照明装置としてのランプ501により照射され、原稿の表面で反射した光線を取り込み電子データに変換するものである。ランプ501は、照射した光が原稿の表面で反射し、読取ヘッド400内に取り込まれるように配置されている。   The reading head 400 captures a light beam irradiated by a lamp 501 as an illumination device and reflected by the surface of the document, and converts it into electronic data. The lamp 501 is arranged so that the irradiated light is reflected by the surface of the document and taken into the reading head 400.

原稿台502は、電子データが生成される原稿507を載置するものであり、可視光線を透過する素材で形成されている。   The document table 502 is used to place a document 507 on which electronic data is generated, and is formed of a material that transmits visible light.

レール503は、原稿台502の下方に配置され、読取ヘッド400を移動可能にするものであり、読取ヘッド400は、その一部が複数の滑車504により張架された駆動ベルト505に接続され、モータ506で駆動された駆動ベルト505によりレール503上を移動可能に構成されている。   The rail 503 is disposed below the document table 502 and allows the reading head 400 to move. The reading head 400 is connected to a driving belt 505 partially stretched by a plurality of pulleys 504, A driving belt 505 driven by a motor 506 is configured to be movable on the rail 503.

次に、読取ヘッド400の構成を図19の第5の実施例における読取装置の読取りヘッドの構成を示す概略図に基づいて説明する。   Next, the configuration of the reading head 400 will be described based on the schematic diagram showing the configuration of the reading head of the reading apparatus in the fifth embodiment of FIG.

図19において、読取ヘッド400は、レンズユニット1、ラインセンサ401およびミラー402で構成されている。   In FIG. 19, the read head 400 includes the lens unit 1, a line sensor 401, and a mirror 402.

ミラー402は、原稿503で反射された光線の光路を折り曲げてその光線をレンズユニット1に入射させるものである。   The mirror 402 bends the optical path of the light beam reflected by the document 503 and causes the light beam to enter the lens unit 1.

ラインセンサ401は、複数の受光部としての受光素子が間隔PRで直線に配置されており、レンズユニット1により形成された原稿画像の結像を電気信号に変換するものである。   In the line sensor 401, light receiving elements as a plurality of light receiving portions are linearly arranged at intervals PR, and converts the image of the original image formed by the lens unit 1 into an electric signal.

また、図20は本実施例の読取ヘッド400の構成および物体面OP(原稿507)と結像面IPとの位置関係を示している。なお、本実施例のレンズユニット1の構成は第1の実施例から第4の実施例と同様である。   FIG. 20 shows the configuration of the reading head 400 of this embodiment and the positional relationship between the object plane OP (original 507) and the imaging plane IP. The configuration of the lens unit 1 of the present embodiment is the same as that of the first to fourth embodiments.

なお、本実施例では、ラインセンサ401は600dpiの解像度であり、受光素子が1インチ当たり600個配置されている。すなわち、受光素子の間隔PRは0.0423mmである。   In this embodiment, the line sensor 401 has a resolution of 600 dpi, and 600 light receiving elements are arranged per inch. That is, the interval PR of the light receiving elements is 0.0423 mm.

上述した構成の作用について説明する。   The operation of the above configuration will be described.

まず、読取装置の動作を図18に基づいて説明する。   First, the operation of the reading apparatus will be described with reference to FIG.

ランプ501が点灯し、原稿507の表面を照射することにより、原稿507の表面で反射した光線が読取ヘッド400内に取り込まれる。モータ506により、駆動ベルト505が駆動して読取ヘッド400とランプ501が図18における左右方向に移動し、読取ヘッド400は原稿507の全面から反射した光線を取り込む。   When the lamp 501 is turned on and the surface of the original 507 is irradiated, the light beam reflected by the surface of the original 507 is taken into the reading head 400. The driving belt 505 is driven by the motor 506 to move the reading head 400 and the lamp 501 in the left-right direction in FIG. 18, and the reading head 400 takes in the light beam reflected from the entire surface of the document 507.

次に、読取ヘッド400の動作を図19に基づいて説明する。   Next, the operation of the read head 400 will be described with reference to FIG.

原稿507で反射された光線は、原稿台502を透過し、ミラー402で光路が折り曲げられ、レンズユニット1に入射する。レンズユニット1により結像された原稿画像の結像はラインセンサ401上に形成され、ラインセンサ401は形成された原稿画像の結像を電気信号に変換して電子データを生成する。   The light beam reflected by the original 507 passes through the original table 502, the optical path is bent by the mirror 402, and enters the lens unit 1. The image of the document image formed by the lens unit 1 is formed on the line sensor 401, and the line sensor 401 converts the formed image of the document image into an electrical signal to generate electronic data.

本実施例による読取装置を用いて原稿から画像データを形成したところ、原稿と同一の良好な画像データが得られた。なお、本実施例の読取装置を用いて読取った原稿は、図10で示すようにドットの間隔PD=0.0423mm、解像度600dpiとしたものである。つまり、間隔PD=0.0423mm、解像度600dpiの全ドットのうち、1つおきにドットを形成した画像を媒体上の印字領域全面に形成した原稿を用いた。   When image data was formed from a document using the reading apparatus according to this embodiment, the same good image data as the document was obtained. A document read using the reading apparatus of this embodiment has a dot interval PD = 0.0423 mm and a resolution of 600 dpi as shown in FIG. In other words, a manuscript was used in which an image in which every other dot was formed on the entire printing area on the medium out of all dots having a spacing of PD = 0.0423 mm and a resolution of 600 dpi.

なお、本実施例においては、原稿画像を電子データに変換する読取装置としてスキャナを例に説明したが、光学的信号を電気信号に変換するセンサやスイッチ、およびそれらを用いた入出力装置、生体認証装置、通信装置、寸法測定器等であってもよい。   In this embodiment, a scanner is described as an example of a reading device that converts an original image into electronic data. However, sensors and switches that convert optical signals into electric signals, input / output devices using them, and biological It may be an authentication device, a communication device, a dimension measuring device, or the like.

以上説明したように、第5の実施例では、読取装置においても第1の実施例から第4の実施例と同様の効果が得られ、原稿と同一の画像データを読取ることができるという効果が得られる。   As described above, in the fifth embodiment, the reading apparatus can obtain the same effects as those in the first to fourth embodiments, and can read the same image data as the original. can get.

1 レンズユニット
3 LEDヘッド
5 現像器
7 排出部
9 定着器
11 レンズアレイ
12 マイクロレンズ
13 遮光部材
13a 開口部
13b 突部
30 LED素子
31 ドライバIC
32 ワイヤ
33 配線基板
34 ホルダ
41 感光体ドラム
42 帯電ローラ
43 クリーニングブレード
51 トナーカートリッジ
60 給紙カセット
61 給紙ローラ
62、63、64 搬送ローラ
65 排出ローラ
80 転写ローラ
81 転写ベルト
200 金型
201 凹部
202 枠体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens unit 3 LED head 5 Developing device 7 Ejection part 9 Fixing device 11 Lens array 12 Micro lens 13 Light-shielding member 13a Opening part 13b Protrusion part 30 LED element 31 Driver IC
32 Wire 33 Wiring board 34 Holder 41 Photosensitive drum 42 Charging roller 43 Cleaning blade 51 Toner cartridge 60 Paper feed cassette 61 Paper feed roller 62, 63, 64 Transport roller 65 Discharge roller 80 Transfer roller 81 Transfer belt 200 Mold 201 Concave 202 Frame

Claims (24)

複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列され、それぞれのレンズ素子の光軸が一致するように配設された複数のレンズ集合部材と、前記レンズ素子の各々の光軸が通過する複数の絞りが前記光軸に対して略直交する方向に延在するように配列された遮光部材とを有するレンズユニットにおいて、
前記レンズ素子の焦点距離に応じて前記レンズ集合部材が配置されていることを特徴とするレンズユニット。
A plurality of lens assembly members arranged such that a plurality of lens elements are arranged to form a row extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis, and the optical axes of the respective lens elements are aligned with each other; In a lens unit having a light shielding member arranged so that a plurality of stops through which each optical axis of the lens element passes extends in a direction substantially orthogonal to the optical axis,
The lens unit, wherein the lens assembly member is arranged according to a focal length of the lens element.
複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列されたレンズ集合部材において、
略直線に並べて配列され、前記レンズ素子の入射面または出射面の形状を転写する複数の曲面を有し、該曲面は前記配列方向に平行する方向と直交する方向とで異なる形状を有する型で作成されたことを特徴とするレンズ集合部材。
In a lens assembly member in which a plurality of lens elements are arranged to form a row extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis,
The mold has a plurality of curved surfaces arranged in a substantially straight line and transferring the shape of the entrance surface or the exit surface of the lens element, and the curved surface has a shape different in a direction perpendicular to a direction parallel to the array direction. A lens assembly member characterized by being created.
請求項2のレンズ集合部材において、
前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に平行な平面による断面の高さが、前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に直交する平面による断面の高さより、低い型で作成されたことを特徴とするレンズ集合部材。
The lens assembly member according to claim 2,
The height of the cross section by the plane parallel to the arrangement direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface is created with a lower mold than the height of the cross section by the plane orthogonal to the arrangement direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface. A lens assembly member.
請求項2または請求項3のレンズ集合部材において、
前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に直交する平面による断面が曲率半径CXの多項式非球面に近似され、前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に平行な平面による断面が曲率半径CYの多項式非球面に近似されるとき、曲率半径CYが曲率半径CXより大きい型で作成されたことを特徴とするレンズ集合部材。
In the lens assembly member according to claim 2 or 3,
A cross section by a plane perpendicular to the array direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface is approximated to a polynomial aspheric surface having a curvature radius CX, and a cross section by a plane parallel to the array direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface is curved. A lens assembly member, characterized in that, when approximated to a polynomial aspherical surface having a radius CY, the curvature radius CY is made larger than the radius of curvature CX.
請求項2、請求項3または請求項4のレンズ集合部材において、
多項式非球面の対称軸からの距離をr、前記曲面のコーニック定数をkXおよびkY、曲率半径をCXおよびCY、非球面係数をAX2nおよびAY2n、mおよびnを正の整数としたとき、前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に直交する平面による断面が数式21に近似され、前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に平行する平面による断面が数式22に近似されるとき、
Figure 2010210716

Figure 2010210716

nが正の整数のいずれかの値で、非球面係数AY2nが、非球面係数AX2nより小さい型で作成されたことを特徴とするレンズ集合部材。
In the lens assembly member according to claim 2, claim 3, or claim 4,
When the distance from the symmetry axis of the polynomial aspheric surface is r, the conic constant of the curved surface is kX and kY, the radius of curvature is CX and CY, the aspheric coefficient is AX 2n and AY 2n , and m and n are positive integers, A cross section by a plane perpendicular to the array direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface is approximated by Equation 21, and a cross section by a plane parallel to the array direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface is approximated by Equation 22. When
Figure 2010210716

Figure 2010210716

A lens assembly member, wherein n is any positive integer value and the aspheric coefficient AY 2n is smaller than the aspheric coefficient AX 2n .
請求項2から請求項5のいずれか1項のレンズ集合部材において、
前記レンズ素子の入射面または出射面の少なくとも一部が、前記光軸に対して略対称であることを特徴とするレンズ集合部材。
In the lens assembly member according to any one of claims 2 to 5,
A lens assembly member, wherein at least a part of an entrance surface or an exit surface of the lens element is substantially symmetric with respect to the optical axis.
請求項2から請求項6のいずれか1項のレンズ集合部材において、
射出成型法により作成されたことを特徴とするレンズ集合部材。
In the lens assembly member according to any one of claims 2 to 6,
A lens assembly member produced by an injection molding method.
複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列され、それぞれのレンズ素子の光軸が一致するように配設された複数のレンズ集合部材と、前記レンズ素子の各々の光軸が通過する複数の絞りが前記光軸に対して略直交する方向に延在するように配列された遮光部材とを有するレンズユニットにおいて、
物体の正立等倍像を形成する、請求項2から請求項7のいずれか1項のレンズ集合部材を用いたことを特徴とするレンズユニット。
A plurality of lens assembly members arranged such that a plurality of lens elements are arranged to form a row extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis, and the optical axes of the respective lens elements are aligned with each other; In a lens unit having a light shielding member arranged so that a plurality of stops through which each optical axis of the lens element passes extends in a direction substantially orthogonal to the optical axis,
A lens unit using the lens assembly member according to claim 2, which forms an erecting equal-magnification image of an object.
請求項8のレンズユニットにおいて、
前記レンズ素子の焦点距離に応じて前記レンズ集合部材が配置されていることを特徴とするレンズユニット。
The lens unit according to claim 8, wherein
The lens unit, wherein the lens assembly member is arranged according to a focal length of the lens element.
請求項1または請求項9のレンズユニットにおいて、
前記レンズ集合部材の間隔、前記レンズ集合部材と結像面との間隔および前記レンズ集合部材と物体面との間隔の少なくとも一つを調整する調整部を設けたことを特徴とするレンズユニット。
The lens unit according to claim 1 or 9,
A lens unit, comprising: an adjustment unit that adjusts at least one of the interval between the lens assembly members, the interval between the lens assembly members and the imaging plane, and the interval between the lens assembly member and the object plane.
請求項10のレンズユニットにおいて、
前記調整部は、前記遮光部材に配置されていることを特徴とするレンズユニット。
The lens unit according to claim 10, wherein
The lens unit, wherein the adjustment unit is disposed on the light shielding member.
複数のレンズ素子を配列した第1のレンズ集合部材および第2のレンズ集合部材が、前記レンズ素子の光軸の方向に配置された請求項1および請求項9から請求項11のいずれか1項のレンズユニットと、
前記レンズユニットの物体面に、略直線に配列された複数の発光部とを有し、
前記第1のレンズ集合部材に配列されたそれぞれのレンズ素子の焦点距離をF1、前記第2のレンズ集合部材に配列されたそれぞれのレンズ素子の焦点距離をF2、前記請求項1の遮光部材の絞り内の前記レンズ素子の光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離をRA、前記発光部の間隔をPD、前記第1のレンズ集合部材と前記発光部との距離をLO、前記第2のレンズ集合部材と前記レンズアレイの結像面との距離をLIとしたとき、数式15を満たすことを特徴とする露光装置。
Figure 2010210716
The first lens assembly member and the second lens assembly member in which a plurality of lens elements are arranged are arranged in the direction of the optical axis of the lens element, and any one of claims 9 to 11. Lens unit,
A plurality of light emitting units arranged in a substantially straight line on the object surface of the lens unit;
The focal length of each lens element arranged in the first lens assembly member is F1, the focal length of each lens element arranged in the second lens assembly member is F2, and the light shielding member of claim 1 The distance between the optical axis of the lens element in the diaphragm and the inner wall of the aperture of the diaphragm is RA, the distance between the light emitting parts is PD, the distance between the first lens assembly member and the light emitting part is LO, and the first An exposure apparatus characterized by satisfying Equation 15 where LI is a distance between the lens assembly member 2 and the imaging surface of the lens array.
Figure 2010210716
複数のレンズ素子を配列したふたつのレンズ集合部材が、前記レンズ素子の光軸の方向に配置された請求項1および請求項9から請求項11のいずれか1項のレンズユニットと、
前記レンズユニットの物体面に、略直線に配列された複数の発光部とを有し、
前記レンズ集合部材に配列されたそれぞれのレンズ素子の焦点距離をF、前記請求項1の遮光部材の絞り内の前記レンズ素子の光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離をRA、前記発光部の間隔をPD、物体面側の前記レンズ集合部材と前記発光部との距離をLO、結像面側の前記レンズ集合部材と前記レンズアレイの結像面との距離をLIとしたとき、数式16を満たすことを特徴とする露光装置。
Figure 2010210716
The lens unit according to any one of claims 1 and 9 to 11, wherein two lens assembly members in which a plurality of lens elements are arranged are arranged in a direction of an optical axis of the lens element.
A plurality of light emitting units arranged in a substantially straight line on the object surface of the lens unit;
The focal length of each lens element arranged on the lens assembly member is F, and the distance between the optical axis of the lens element in the diaphragm of the light shielding member and the inner wall of the aperture of the diaphragm is RA, When the interval between the light emitting portions is PD, the distance between the lens assembly member on the object plane side and the light emitting portion is LO, and the distance between the lens assembly member on the imaging plane side and the imaging surface of the lens array is LI. An exposure apparatus that satisfies Formula 16.
Figure 2010210716
複数のレンズ素子を配列したふたつのレンズ集合部材が、前記レンズ素子の光軸の方向に配置された請求項1および請求項9から請求項11のいずれか1項のレンズユニットと、
前記レンズユニットの物体面に、略直線に配列された複数の発光部とを有し、
前記レンズ集合部材に配列されたそれぞれのレンズ素子の焦点距離をF、前記レンズ集合部材の間隔をLS、前記請求項1の遮光部材の絞り内の前記レンズ素子の光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離をRA、前記発光部の間隔をPD、物体面側の前記レンズ集合部材と前記発光部との距離をLOとしたとき、数式17を満たすことを特徴とする露光装置。
Figure 2010210716
The lens unit according to any one of claims 1 and 9 to 11, wherein two lens assembly members in which a plurality of lens elements are arranged are arranged in a direction of an optical axis of the lens element.
A plurality of light emitting units arranged in a substantially straight line on the object surface of the lens unit;
The focal length of each lens element arranged on the lens assembly member is F, the interval between the lens assembly members is LS, the optical axis of the lens element in the diaphragm of the light shielding member of claim 1, and the aperture of the diaphragm An exposure apparatus that satisfies Equation 17 where RA is the distance from the inner wall of the lens, PD is the distance between the light emitting portions, and LO is the distance between the lens assembly member on the object plane side and the light emitting portion.
Figure 2010210716
請求項1および請求項8から請求項11のいずれか1項のレンズユニットを用いた露光装置。 An exposure apparatus using the lens unit according to any one of claims 1 and 8. 請求項12から請求項15のいずれか1項の露光装置において、
前記発光部をLED素子としたLEDヘッド。
The exposure apparatus according to any one of claims 12 to 15,
The LED head which used the said light emission part as the LED element.
請求項12から請求項16のいずれか1項の露光装置またはLEDヘッド用いた画像形成装置。 An image forming apparatus using the exposure apparatus or LED head according to any one of claims 12 to 16. 請求項1および請求項8から請求項11のいずれか1項のレンズユニットを用いた読取装置。 A reading device using the lens unit according to claim 1 or claim 8. 複数のレンズ素子を配列した第1のレンズ集合部材および第2のレンズ集合部材が、前記レンズ素子の光軸の方向に配置された請求項1または請求項8から請求項11のいずれか1項のレンズユニットと、
前記レンズユニットの物体面に、略直線に配列された複数の受光部とを有し、
前記第1のレンズ集合部材に配列されたそれぞれのレンズ素子の焦点距離をF1、前記第2のレンズ集合部材に配列されたそれぞれのレンズ素子の焦点距離をF2、前記請求項1の遮光部材の絞り内の前記レンズ素子の光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離をRA、前記受光部の間隔をPR、前記第1のレンズ集合部材と物体面との距離をLO、前記第2のレンズ集合部材と前記受光部との距離をLIとしたとき、数式18を満たすことを特徴とする読取装置。
Figure 2010210716
The first lens assembly member and the second lens assembly member in which a plurality of lens elements are arranged are arranged in the direction of the optical axis of the lens elements. Lens unit,
A plurality of light receiving portions arranged in a substantially straight line on the object surface of the lens unit;
The focal length of each lens element arranged in the first lens assembly member is F1, the focal length of each lens element arranged in the second lens assembly member is F2, and the light shielding member of claim 1 The distance between the optical axis of the lens element in the diaphragm and the inner wall of the aperture of the diaphragm is RA, the distance between the light receiving parts is PR, the distance between the first lens assembly member and the object plane is LO, and the second A reading device characterized by satisfying Formula 18 where LI is a distance between the lens assembly member and the light receiving unit.
Figure 2010210716
複数のレンズ素子を配列したふたつのレンズ集合部材が、前記レンズ素子の光軸の方向に配置された請求項1または請求項8から請求項11のいずれか1項のレンズユニットと、
前記レンズユニットの物体面に、略直線に配列された複数の受光部とを有し、
前記レンズ集合部材に配列されたそれぞれのレンズ素子の焦点距離をF、前記請求項1の遮光部材の絞り内の前記レンズ素子の光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離をRA、前記受光部の間隔をPR、前記第1のレンズ集合部材と物体面との距離をLO、前記第2のレンズ集合部材と前記受光部との距離をLIとしたとき、数式19を満たすことを特徴とする読取装置。
Figure 2010210716
The lens unit according to any one of claims 1 to 8, wherein two lens assembly members in which a plurality of lens elements are arranged are arranged in a direction of an optical axis of the lens element.
A plurality of light receiving portions arranged in a substantially straight line on the object surface of the lens unit;
The focal length of each lens element arranged on the lens assembly member is F, and the distance between the optical axis of the lens element in the diaphragm of the light shielding member and the inner wall of the aperture of the diaphragm is RA, Formula 19 is satisfied, where PR is the interval between the light receiving portions, LO is the distance between the first lens assembly member and the object surface, and LI is the distance between the second lens assembly member and the light receiving portion. The reading device.
Figure 2010210716
複数のレンズ素子を配列したふたつのレンズ集合部材が、前記レンズ素子の光軸の方向に配置された請求項1または請求項8から請求項11のいずれか1項のレンズユニットと、
前記レンズユニットの物体面に、略直線に配列された複数の受光部とを有し、
前記レンズ集合部材に配列されたそれぞれのレンズ素子の焦点距離をF、前記レンズ集合部材の間隔をLS、前記請求項1の遮光部材の絞り内の前記レンズ素子の光軸と前記絞りの開口部の内壁との距離をRA、前記受光部の間隔をPR、前記第1のレンズ集合部材と物体面との距離をLOとしたとき、数式20を満たすことを特徴とする読取装置。
Figure 2010210716
The lens unit according to any one of claims 1 to 8, wherein two lens assembly members in which a plurality of lens elements are arranged are arranged in a direction of an optical axis of the lens element.
A plurality of light receiving portions arranged in a substantially straight line on the object surface of the lens unit;
The focal length of each lens element arranged on the lens assembly member is F, the interval between the lens assembly members is LS, the optical axis of the lens element in the diaphragm of the light shielding member of claim 1, and the aperture of the diaphragm A reader that satisfies Equation 20 where RA is the distance to the inner wall of the lens, PR is the distance between the light receiving portions, and LO is the distance between the first lens assembly member and the object surface.
Figure 2010210716
複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列されたレンズ集合部材の製造方法において、
略直線に並べて配列され、前記レンズ素子の入射面または出射面の形状を転写する複数の曲面を有し、該曲面は前記配列方向に平行する方向と直交する方向とで異なる形状を有する型を用いることを特徴とするレンズ集合部材の製造方法。
In the method for manufacturing a lens assembly member in which a plurality of lens elements are arranged to form a row extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis,
A plurality of curved surfaces arranged in a substantially straight line and transferring the shape of the entrance surface or exit surface of the lens element, and the curved surface is a mold having a shape different in a direction perpendicular to a direction parallel to the array direction. A method for producing a lens assembly member, characterized by being used.
請求項22のレンズ集合部材の製造方法において、
前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に平行な平面による断面の高さが、前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に直交する平面による断面の高さより、低い型を用いることを特徴とするレンズ集合部材の製造方法。
In the manufacturing method of the lens assembly member according to claim 22,
Use a mold in which the height of the cross section by a plane parallel to the array direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface is lower than the height of the cross section by the plane orthogonal to the array direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface. A manufacturing method of a lens assembly member characterized by the above.
請求項22または請求項23のレンズ集合部材の製造方法において、
前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に直交する平面による断面が曲率半径CXの多項式非球面に近似され、前記曲面の面頂点を含む前記曲面の配列方向に平行な平面による断面が曲率半径CYの多項式非球面に近似されるとき、曲率半径CYが曲率半径CXより大きい型を用いることを特徴とするレンズ集合部材の製造方法。
In the manufacturing method of the lens assembly member according to claim 22 or claim 23,
A cross section by a plane orthogonal to the array direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface is approximated to a polynomial aspheric surface having a curvature radius CX, and a cross section by a plane parallel to the array direction of the curved surface including the surface vertex of the curved surface is curved. A method of manufacturing a lens assembly member, wherein a mold having a radius of curvature CY larger than the radius of curvature CX is used when approximated to a polynomial aspherical surface having a radius CY.
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